选修3-12.5 焦耳定律LI

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1、第二章恒定电流第五节焦耳定律 想 想 他 们 有 什 么 共 同 点 ？ 什 么 是 电 流 的 热 效 应 ？ 导 体 中 有 电 流 通 过 的 时 候 ， 导 体 要发 热 ， 这 种 现 象 叫 做 电 流 的 热 效 应 。 如 图 一 段 电 路 两 端 的 电 压 为 U， 通 过 的 电流 为 I， 在 时 间 t内 通 过 这 段 电 路 任 一 横 截的 电 荷 量 Itq 1 电 功 电 流 在 一 段 电 路 上 所 做 的 功 等 于 这 段 电 路两 端 的 电 压 U、 电 路 中 的 电 流 I和 通 电 时 间 t 三者 的 乘 积 （ 3） 单 位 ： 在

2、国 际 单 位 制 中 电 功 的 单 位是 焦 （ J） ， 常 用 单 位 有 千 瓦 时 （ kWh） . 1kWh 3.6 10 6J（ 1） 定 义 ： 在 一 段 电 路 中 电 场 力 所 做 的 功 ， 也就 是 通 常 所 说 的 电 流 所 做 的 功 ， 简 称 为 电 功 （ 2） 公 式 ： 电 功 普 适 公 式W=IUt 2 电 功 率 一 段 电 路 上 的 电 功 率 P等 于 这 段 电 路 两 端 的电 压 U和 电 路 中 电 流 I的 乘 积 （ 3） 意 义 ： 电 功 率 表 示 电 流 做 功 的 快 慢 （ 4） 单 位 ： 在 国 际 单 位

3、 制 中 是 瓦 （ W） ， 常用 单 位 还 有 毫 瓦 （ mW） ， 千 瓦 （ kW） 1kW 10 3W 106mW=10-3MW （ 1） 定 义 ： 单 位 时 间 内 电 流 所 做 的 功（ 2） 公 式 ： 电 功 率 普 适 公 式 用 电 器 铭 牌 上 所 标 称 的 功 率 是 额 定 功 率 ， 用 电 器 在 实 际 电 压 下 工 作 的 功 率 是 实 际 功 率 用 电 器 只 有 在 额 定 电 压 下 工 作 实 际 功 率 才 等 于额 定 功 率 几 种 常 见 家 用 电 器 的 额 定 功 率 用 电 路 29吋 彩电 电 熨 斗 电 冰 箱

4、 微 波 炉 台 灯额 定 电 压（ V） 220 220 220 220 220额 定 功 率（ W） 150 300800 100150 8001200 40 60 额 定 功 率 和 实 际 功 率 电 流 做 功 的 过 程 ， 是 电 能 转 化 为 其 他 形 式 能量 的 过 程 电 动 机 把 电 能 转 化 为 机 械 能 ； 电 解 槽 把 电 能转 化 为 化 学 能 ； 电 热 器 把 电 能 转 化 为 内 能 在 真 空 中 ， 电 场 力 对 电 荷 做 正 功 时 ， 减 少的 电 势 能 转 化 为 电 荷 的 动 能 ； 在 金 属 导 体 中 ，在 电 场

5、 力 作 用 下 做 加 速 运 动 的 自 由 电 子 频 繁 地与 离 子 碰 撞 ， 把 定 向 移 动 的 动 能 传 给 离 子 ， 使离 子 热 运 动 加 剧 ， 将 电 能 完 全 转 化 为 内 能 1、 电 热(2)、 公 式 :推 导 ： 电 能 全 部 转 化 为 内 能 ： Q=W=IUt欧 姆 定 律 ： U=IR Q=I2 R t(1)、 定 义 :电 流 通 过 导 体 产 生 的 热 量 .Q=I2 R t (1)内 容 ： 电 流 通 过 导 体 时 产 生 的 热 量 Q等 于 电流 I的 二 次 方 、 导 体 的 电 阻 R 和 通 电 时 间 t 三

6、 者 的 乘 积 RtIQ 2（ 3） 焦 耳 定 律 适 用 条 件 ： 适 用 于 纯 电 阻 电 路 ， 也 适 用于 非 纯 电 阻 电 路 2 焦 耳 定 律（ 2） 公 式 ： 电 热 普 适 公 式 纯 电 阻 电 路 非 纯 电 阻 电 路能 量 转 化 电 流 做 功 全部 转 化 为 电热 电 流 做 功 除 转 化 为内 能 外 还 要 转 化 为其 他 形 式 的 能元 件 举 例 电 阻 、 电 炉丝 、 白 炽 灯等 电 动 机 、 电 解 槽 等 (1)、 定 义 :单 位 时 间 内 的 发 热 量 .3、 热 功 率 热 功 率 P等 于 通 电 导 体 中

7、电 流 I 的 二 次方 与 导 体 电 阻 R 的 乘 积 P=Q /t=I2R(2)、 公 式 :(3)、 单 位 ： 瓦 (W) 千 瓦 (kW) 热 功 率 普 适 公 式 4.纯 电 阻 电 路 : 电 能 内 能 QI2Rt WUIt = I=U/RM非 纯 电 阻 电 路 :电 能 内 能 +其 它 形 式 的 能W E其 + QUIt I 2Rt=Q I U/R说 明 ： 欧 姆定 律 不 适 用于 非 纯 电 阻电 路 ！ 指 某 段 电 路在 某 段 时 间内 消 耗 的 全部 电 能 ! 指 转 化 为内 能 的 那部 分 电 能 ! 4.纯 电 阻 电路 : 非 纯 电

8、 阻 电 路 : 电 能 内 能电 能 内 能 +其 它 形 式 的 能 QI2Rt WUIt = I=U/R电 功 = 电 热 ： W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R电 功 率 =热 功 率 ： P =P热 = UI = I2R = U2/RMW E其 + QUIt I2Rt I U/R电 功 ： W= UIt 电 热 ： Q=I 2Rt电 功 率 ： P=UI 热 功 率 ： P热 =I2R 1.电 功 : IUtW 2.电 功 率 : IUtWP 3.电 热 : RtIQ 2=4.热 功 率 : RItQP 2 对 纯 电 阻 电 路 : 电 功 =电 热电 功 率 =热 功

9、率对 非 纯 电 阻 电 路 : 电 功 电 热电 功 率 热 功 率电 功 和 电 功 率 、 电 热 和 热 功 率 练 习 1、 下 图 所 示 的 电 路 中 ， 三 电 阻 串 联 ，其 阻 值 R1=2， R =3， R =6， 电 路总 电 压 为 U， 各 电 阻 消 耗 的 功 率 分 别 为P1、 P2、 P3， 则 P1： P2： P3等 于 ( )A、 2： 3： 6B、 6： 3： 2 C、 1： 2： 3D、 3： 2： 1 R1 R2 R3在 串 联 电 路 中 ， 功 率跟 电 阻 成 正 比 。 A 在 并 联 电 路 中 ， 功 率跟 电 阻 成 反 比 。

10、练 习 2、 下 图 所 示 的 电 路 中 ， 三 电 阻 并 联 ，其 阻 值 R1=2， R =3， R =6， 电 路总 电 压 为 U， 各 电 阻 消 耗 的 功 率 分 别 为P1、 P2、 P3， 则 P1： P2： P3等 于 ( )A、 2： 3： 6B、 6： 3： 2 C、 1： 2： 3D、 3： 2： 1 D 练 习 3： 对 计 算 任 何 用 电 器 的 电 功率 都 适 用 的 公 式 是 ( ) RIP 2 RUP 2 UIP tWP CD 用 电 器 有 的 是 纯 电 阻 用 电 器 (例 电 炉 、 电 烙 铁 等 )有 的 是 非 纯 电 阻 用 电

11、 器 (例 电 动 机 、 电 解 槽 等 )RUI 只 有 在 纯 电 阻 用 电 器 的 前 提 下 ， 才 可 由 改 写 电 功 率 的 表 达 式 所 以 ， 正 确 选 项 为 C、 D 计 算 电 功 率 的 普 适 公 式 为 : IUtWP 练 习 4、 对 计 算 任 何 用 电 器 的 热 功率 都 适 用 的 公 式 是 ( ) RIP 2 RUP 2 UIP QP t 计 算 热 功 率 的 普 适 公 式 为 : I2RtQP AD 例 题 、 一 个 电 动 机 ， 线 圈 电 阻 是 0.4 ， 当 它 两端 所 加 的 电 压 为 220V时 ， 通 过 的

12、电 流 是 5A。 这台 电 动 机 每 分 钟 所 做 的 机 械 功 有 多 少 ?解 :电 动 机 消 耗 的 电 功 率 P电 、 电 动 机 的 发 热 功 率 P热 、 转化 为 机 械 能 的 功 率 P机 。 三 者 之 间 遵 从 能 量 守 恒 定 律 : P电 P热 +P机由 焦 耳 定 律 :电 动 机 的 热 功 率 为 : P热 I2R 消 耗 的 电 功 率 为 : P电 IU因 此 电 动 机 所 做 机 械 功 的 功 率 : P机 P电 P热 IU I2R根 据 功 率 与 做 功 的 关 系 ， 电 动 机 每 分 钟 所 做 的 机 械 功 为 : W P 机 t=(IU一 I2R)t =(5 220-52 0.4) 60J =6.5 104J 解 :据 能 量 守 恒 定 律 得 : IUt = I2Rt +W故 电 动 机 每 分 钟 所 做 的 机 械 功 为 : W=(IU-I2R)t =(5 220-52 0.4) 60 J =6.5 104 J例 题 、 一 个 电 动 机 ， 线 圈 电 阻 是 0.4 ， 当 它 两端 所 加 的 电 压 为 220V时 ， 通 过 的 电 流 是 5A。 这台 电 动 机 每 分 钟 所 做 的 机 械 功 有 多 少 ?