《焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化》課件2

《《焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化》課件2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化》課件2（36頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、6 6 焦耳定律焦耳定律 電路中的能量轉(zhuǎn)化電路中的能量轉(zhuǎn)化16 焦耳定律 電路中的能量轉(zhuǎn)化1 請大家說出你所請大家說出你所知道的利用電能的例知道的利用電能的例子，并說明這些電能子，并說明這些電能是如何轉(zhuǎn)化為其他形是如何轉(zhuǎn)化為其他形式的能量的？式的能量的？2 請大家說出你所知道的利用電能的例子，并說明這些電能是如繁華美麗的城市需要強(qiáng)大的電力來支持繁華美麗的城市需要強(qiáng)大的電力來支持3繁華美麗的城市需要強(qiáng)大的電力來支持31.1.理解理解電電功和功和電電功率的概念及公式，能功率的概念及公式，能進(jìn)進(jìn)行相關(guān)行相關(guān)運(yùn)算運(yùn)算.2.2.理解焦耳定律，了解焦耳定律在生理解焦耳定律，了解焦耳定律在生產(chǎn)產(chǎn)、生活中、生

2、活中的的應(yīng)應(yīng)用用.3.3.能能結(jié)結(jié)合合實(shí)際問題實(shí)際問題區(qū)分區(qū)分電電功和功和電熱電熱，進(jìn)進(jìn)一步體會一步體會能量守恒的意能量守恒的意義義和普適性和普適性.（重點(diǎn)）（重點(diǎn)）41.理解電功和電功率的概念及公式，能進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算.41 1導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動，電導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動，電場力對定向移動的電荷做功嗎？場力對定向移動的電荷做功嗎？做功，而且做正功做功，而且做正功2 2電場力做功將引起能量的轉(zhuǎn)化，電能轉(zhuǎn)化為其他形電場力做功將引起能量的轉(zhuǎn)化，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，舉出一些大家熟悉的例子式的能，舉出一些大家熟悉的例子.電能電能機(jī)械能，機(jī)械能，如電動機(jī)如電動機(jī).

3、電能電能內(nèi)能，內(nèi)能，如電熱器如電熱器.電能電能化學(xué)能，化學(xué)能，如電解槽如電解槽.51導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動，電場力對定向移則電場力做功則電場力做功W=qUW=qU即：即：W=UIt.W=UIt.如圖一段電路兩端的電壓為如圖一段電路兩端的電壓為U U，通過的電流為，通過的電流為I I，在時，在時間間t t內(nèi)通過這段電路任一橫截面的電荷量內(nèi)通過這段電路任一橫截面的電荷量q=It.q=It.6則電場力做功W=qU即：W=UIt.如圖一段電路兩端的電流在一段電路中所做的功電流在一段電路中所做的功W W等于這段電路中等于這段電路中的電流的電流 I I、電路兩端的電壓電路兩端的電壓U U

4、、通電時間通電時間t t三者的三者的乘積乘積3.3.單位：焦單位：焦(J)J)千瓦時千瓦時(kWh).kWh).1 1度度=1kWh=1kWh3.6103.6106 6J J一、電功一、電功W=IUt2.2.公式公式:1.1.定義：電場力定義：電場力(或電流或電流)所做的功所做的功.計(jì)算電功普遍用的公式計(jì)算電功普遍用的公式7電流在一段電路中所做的功W等于這段電路中的電流 I、電路1.1.定義：電流所做的功與做這些功所需時間的比定義：電流所做的功與做這些功所需時間的比值叫做電功率值叫做電功率.二、電功率二、電功率2.2.公式：公式：P=W/t=IU P=W/t=IU 電流在電流在一段電路上做功的

5、功率一段電路上做功的功率P P等于電流等于電流I I與這段電路與這段電路兩端的電壓兩端的電壓U U的乘積的乘積3.3.單位：瓦特，簡稱瓦單位：瓦特，簡稱瓦.符號：符號：W.W.千瓦：千瓦：kWkW 1kW=1000W 1kW=1000W81.定義：電流所做的功與做這些功所需時間的比值叫做電功率.二4.4.額定功率和實(shí)際功率：用電器銘牌上所標(biāo)稱的功額定功率和實(shí)際功率：用電器銘牌上所標(biāo)稱的功率是率是額定功率額定功率.用電器在實(shí)際電壓下工作的功率是用電器在實(shí)際電壓下工作的功率是實(shí)際功率實(shí)際功率用電器只有在額定電壓下工作時實(shí)際功率才等于額用電器只有在額定電壓下工作時實(shí)際功率才等于額定功率定功率94.額

6、定功率和實(shí)際功率：用電器銘牌上所標(biāo)稱的功率是額定功率.幾種常見家用電器的額定功率幾種常見家用電器的額定功率 用電器用電器2929寸寸彩電彩電電熨電熨斗斗電冰電冰箱箱微波爐微波爐臺燈臺燈額定電壓額定電壓（V V）220220220220220220220220220220額定功率額定功率（W W）8080150150300300800800100100150150800800120012004040606010幾種常見家用電器的額定功率 用電器29寸彩電電熨斗電冰箱微波焦耳焦耳(J.P.Joule1818.12-1889.10)(J.P.Joule1818.12-1889.10)英國曼徹斯特一位

7、釀酒世家的英國曼徹斯特一位釀酒世家的兒子，業(yè)余科學(xué)家兒子，業(yè)余科學(xué)家.自幼跟隨父母參自幼跟隨父母參加釀酒勞動而沒有上過正規(guī)學(xué)校，加釀酒勞動而沒有上過正規(guī)學(xué)校，是一位沒有受過專門訓(xùn)練的自學(xué)成是一位沒有受過專門訓(xùn)練的自學(xué)成才的科學(xué)家才的科學(xué)家.三、焦耳定律、熱功率三、焦耳定律、熱功率11焦耳(J.P.Joule1818.12-1889.10)三、1212 在近在近4040年的時間內(nèi)，焦耳進(jìn)行了年的時間內(nèi)，焦耳進(jìn)行了400400余次測定余次測定“熱功當(dāng)量熱功當(dāng)量”的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn).為能量守恒定律的建立打下堅(jiān)實(shí)為能量守恒定律的建立打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).1849.1849年，焦耳用水測出的熱功當(dāng)量平

8、均年，焦耳用水測出的熱功當(dāng)量平均值為值為4.154J/cal4.154J/cal，與現(xiàn)代公認(rèn)值十分接近，與現(xiàn)代公認(rèn)值十分接近.歷經(jīng)艱難歷經(jīng)艱難曲折的探索，他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終使科學(xué)界公認(rèn)為能曲折的探索，他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終使科學(xué)界公認(rèn)為能量守恒是自然界的一條基本定律量守恒是自然界的一條基本定律.1850.1850年，年，3232歲的焦歲的焦耳被選為英國皇家學(xué)會會員，耳被選為英國皇家學(xué)會會員，18861886年被授予皇家學(xué)年被授予皇家學(xué)會柯普蘭金質(zhì)獎?wù)聲缕仗m金質(zhì)獎?wù)?18721887.18721887年間任英國科學(xué)促進(jìn)年間任英國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會主席協(xié)會主席.他數(shù)十年如一日不屈不撓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的他數(shù)十年如一

9、日不屈不撓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的精神為世人所崇敬精神為世人所崇敬.13 在近40年的時間內(nèi)，焦耳進(jìn)行了400余次測定“熱功當(dāng) 在真空中，電場力對電荷做正功時，減少的電在真空中，電場力對電荷做正功時，減少的電勢能轉(zhuǎn)化為電荷的動能；勢能轉(zhuǎn)化為電荷的動能；在金屬導(dǎo)體中在金屬導(dǎo)體中，在電場力，在電場力作用下做加速運(yùn)動的自由電子頻繁地與離子碰撞，作用下做加速運(yùn)動的自由電子頻繁地與離子碰撞，把定向移動的動能傳給離子，使離子熱運(yùn)動加劇，把定向移動的動能傳給離子，使離子熱運(yùn)動加劇，從而將從而將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)呢關(guān)呢

10、?14 在真空中，電場力對電荷做正功時，減少的電勢能轉(zhuǎn)化為1515結(jié)結(jié)論論1.1.在在通通電電電電流流和和通通電電時時間間相相同同的的條條件件下下，電電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多.結(jié)論結(jié)論2.2.在電阻和通電時間相同的條件下，電流越在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多大，電流產(chǎn)生的熱量越多.結(jié)結(jié)論論3.3.在在通通電電電電流流和和電電阻阻相相同同的的條條件件下下，通通電電時間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多時間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：16結(jié)論1.在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生公式推導(dǎo)：公式推導(dǎo)：電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)

11、能：電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：Q=W=IUt Q=W=IUt歐姆定律：歐姆定律：U=IRU=IRQ=IQ=I2 2 R tR t17公式推導(dǎo)：歐姆定律：U=IRQ=I2 R t171.1.焦耳定律內(nèi)容：焦耳定律內(nèi)容：電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟電阻值成正比，跟通電時間成正比成正比，跟電阻值成正比，跟通電時間成正比.2.2.焦耳熱：焦耳熱：電流通過電阻而產(chǎn)生的熱量稱為焦耳熱電流通過電阻而產(chǎn)生的熱量稱為焦耳熱3.3.熱功率：熱功率：電阻通電時所產(chǎn)生的熱量與產(chǎn)生這些熱量電阻通電時所產(chǎn)生的熱量與產(chǎn)生這些熱量所用時間的比值叫做熱功率所用時間的比值叫做熱功率

12、P P熱熱=Q/t=I=Q/t=I2 2R R181.焦耳定律內(nèi)容：18你是否還能舉出幾種生活中你是否還能舉出幾種生活中的電熱器？的電熱器？19你是否還能舉出幾種生活中的電熱器？19在有些情況下，產(chǎn)生的焦耳熱對機(jī)器是有害的，在有些情況下，產(chǎn)生的焦耳熱對機(jī)器是有害的，因此要通過增加表面積來及時散熱因此要通過增加表面積來及時散熱20在有些情況下，產(chǎn)生的焦耳熱對機(jī)器是有害的，因此要通過增加表面四、電路中的能量轉(zhuǎn)化四、電路中的能量轉(zhuǎn)化21四、電路中的能量轉(zhuǎn)化21R1.1.純電阻電路純電阻電路電能電能 內(nèi)能內(nèi)能電功電功=電熱電熱 W=IUt=W=IUt=I I2 2RtRt=Q Q電功率電功率=熱功率熱

13、功率 P=P=IUIU=U=U2 2/R=/R=I I2 2R R=P P熱熱22R1.純電阻電路電能 2.2.非純電阻電路非純電阻電路M電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+其他形式的能其他形式的能W WQ=IQ=I2 2RtRtW W其他其他IUtIUtI I2 2RtRt電功電功:W=IUt :W=IUt 電熱電熱:Q=I:Q=I2 2RtRt電功率：電功率：P=IU P=IU 熱功率：熱功率：P P熱熱=I=I2 2R R232.非純電阻電路M電能 內(nèi)能+其他形式對閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律知，對閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律知，E=U+Ir E=U+Ir 等式兩邊同乘以等式兩邊同乘以I I，得，得

14、IE=IU+IIE=IU+I2 2r r其物理意義是：其物理意義是：電源把其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓β孰娫窗哑渌问降哪苻D(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓β蔍EIE等于電等于電源輸出功率源輸出功率IUIU與電源內(nèi)電路的熱功率與電源內(nèi)電路的熱功率I I2 2r r之和之和.24對閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律知，E=U+Ir 其物理意例例1 1：一規(guī)格為：一規(guī)格為“220V 1000W”“220V 1000W”的電爐，求：的電爐，求：（1 1）電爐正常工作時，通過電阻絲的電流）電爐正常工作時，通過電阻絲的電流（2 2）電爐的電阻）電爐的電阻 解解:（1 1）由）由P=UIP=UI知，電爐正常工作時：知，電爐正常工作

15、時：（2 2）電爐的電阻：由）電爐的電阻：由P=UP=U2 2/R/R 得得25例1：一規(guī)格為“220V 1000W”的電爐，求：解:（1例例2 2加在某臺電動機(jī)上的電壓是加在某臺電動機(jī)上的電壓是U U，電動機(jī)消耗的電，電動機(jī)消耗的電功率為功率為P P，電動機(jī)線圈的電阻為，電動機(jī)線圈的電阻為r r，則電動機(jī)線圈上消，則電動機(jī)線圈上消耗的熱功率為（耗的熱功率為（）C C分析：分析：在非純電阻電路中計(jì)算電功率只能用在非純電阻電路中計(jì)算電功率只能用P=UIP=UI，熱，熱功率只能用功率只能用P P熱熱=I=I2 2R R所以正確的是所以正確的是 C C26例2加在某臺電動機(jī)上的電壓是U，電動機(jī)消耗的

16、電C分析：在非例例3.3.一個電動機(jī)，線圈電阻是一個電動機(jī)，線圈電阻是0.40.4，當(dāng)它兩端所，當(dāng)它兩端所加的電壓為加的電壓為220V220V時，通過的電流是時，通過的電流是5A.5A.這臺電動這臺電動機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功是多少機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功是多少?解解:根據(jù)能量守恒定律得根據(jù)能量守恒定律得:IUt=I IUt=I2 2Rt+WRt+W故故電動機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為電動機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為:W=(IU-I W=(IU-I2 2R)tR)t =(5220-5 =(5220-52 20.4)60J 0.4)60J =6.5410 =6.54104 4J J27例3.一個電動機(jī)，線圈電阻是0

17、.4，當(dāng)它兩端所加的電壓為2一、電功一、電功W W 定義：定義：電場力電場力(或電流或電流)所做的功所做的功 公式：公式：W=IUt W=IUt 單位：單位：J 1kWh=3.610J 1kWh=3.6106 6J J二、電功率二、電功率P P定義：定義：單位時間內(nèi)電流所做的功單位時間內(nèi)電流所做的功公式：公式：P=W/t=IUP=W/t=IU 單位：單位：W kWW kW 28一、電功W二、電功率P28三、電熱三、電熱Q Q定義定義:電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量 公式：公式：Q=IQ=I2 2Rt Rt 單位：單位：J J 焦耳定律：焦耳定律：電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電流通

18、過電阻產(chǎn)生的熱量跟電流電流I I的二次方的二次方成正比成正比.跟跟導(dǎo)體的電阻導(dǎo)體的電阻R R和通電時間和通電時間t t成正比成正比四、熱功率四、熱功率P P熱熱定義：定義：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量單位時間內(nèi)的發(fā)熱量公式：公式：P P熱熱=I=I2 2R R 單位：單位：W kWW kW29三、電熱Q四、熱功率P熱29對純電阻電路對純電阻電路:電功電功=電熱電熱 電功率電功率=熱功率熱功率對非純電阻電路對非純電阻電路:電功電功 電熱電熱 電功率電功率 熱功率熱功率例如含電動機(jī)、電解槽的電路中，電能要分別轉(zhuǎn)化為機(jī)例如含電動機(jī)、電解槽的電路中，電能要分別轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和化學(xué)能，還有一部分轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能械能

19、和化學(xué)能，還有一部分轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能.30對純電阻電路:電功=電熱 電功率=熱功率301.1.一個電熱器電阻為一個電熱器電阻為R R，當(dāng)它兩端電壓為，當(dāng)它兩端電壓為U U時，經(jīng)過時，經(jīng)過時間時間t t消耗的電能為消耗的電能為W W，若使它消耗的電能為，若使它消耗的電能為4W4W，下，下列方法正確的是（列方法正確的是（）A.A.電阻電阻R R不變，電壓不變，電壓U U不變，通電時間不變，通電時間t t變?yōu)樵瓉淼淖優(yōu)樵瓉淼? 2倍倍B.B.電阻電阻R R減半，電壓減半，電壓U U增大增大1 1倍，通電時間倍，通電時間t t不變不變C.C.電阻電阻R R不變，電壓不變，電壓U U增大增大1 1倍，通

20、電時間倍，通電時間t t不變不變D.D.電阻電阻R R減半，電壓減半，電壓U U不變，通電時間不變，通電時間t t不變不變C C311.一個電熱器電阻為R，當(dāng)它兩端電壓為U時，經(jīng)過時間t消耗的2.2.小紅家的電表允許通過的最大電流是小紅家的電表允許通過的最大電流是10A10A，她家有，她家有4 4個個標(biāo)有標(biāo)有“220V 60W”“220V 60W”的燈泡，的燈泡，1 1個標(biāo)有個標(biāo)有“220V 1000W”“220V 1000W”的熱水器，的熱水器，1 1臺制冷時耗電臺制冷時耗電140W140W的電冰箱和一臺耗電的電冰箱和一臺耗電80W80W的電視機(jī)，則下列說法正確的是（的電視機(jī)，則下列說法正確

21、的是（）A.A.所有用電器可以同時使用所有用電器可以同時使用B.B.除熱水器外其他用電器可以同時使用除熱水器外其他用電器可以同時使用C.C.關(guān)閉電視機(jī)后其他用電器可以同時使用關(guān)閉電視機(jī)后其他用電器可以同時使用D.D.電冰箱制冷時，其他用電器不能同時使用電冰箱制冷時，其他用電器不能同時使用A A322.小紅家的電表允許通過的最大電流是10A，她家有4個標(biāo)有“3.3.一只電爐的電阻絲的電阻和一臺電動機(jī)線圈的電阻一只電爐的電阻絲的電阻和一臺電動機(jī)線圈的電阻相同，都為相同，都為r.r.設(shè)通過它們的電流相同（電動機(jī)正常運(yùn)設(shè)通過它們的電流相同（電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)），則在相同的時間內(nèi)（轉(zhuǎn)），則在相同的時間內(nèi)（)

22、A A電爐和電動機(jī)產(chǎn)生的電熱相等電爐和電動機(jī)產(chǎn)生的電熱相等B B電動機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率電動機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率C C電爐兩端電壓小于電動機(jī)兩端電壓電爐兩端電壓小于電動機(jī)兩端電壓D D電爐和電動機(jī)兩端電壓相等電爐和電動機(jī)兩端電壓相等ABCABC333.一只電爐的電阻絲的電阻和一臺電動機(jī)線圈的電阻ABC334.4.有一個直流電動機(jī)，把它接入有一個直流電動機(jī)，把它接入0.2V0.2V電壓的電路電壓的電路時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動機(jī)的電流是時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動機(jī)的電流是0.4A0.4A，若把它接入，若把它接入2V2V電壓的電路中，電動機(jī)正常工作，電壓的電路中，電動機(jī)正常

23、工作，工作電流是工作電流是1A.1A.求：求：（1 1）電動機(jī)正常工作時的輸出功率）電動機(jī)正常工作時的輸出功率.（2 2）如在正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時電）如在正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時電動機(jī)的發(fā)熱功率多大？（提示：電動機(jī)在電路中動機(jī)的發(fā)熱功率多大？（提示：電動機(jī)在電路中轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動時為純電阻用電器）轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動時為純電阻用電器）344.有一個直流電動機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時，電動機(jī)不解解:(1)(1)電動機(jī)加電動機(jī)加0.2V0.2V電壓時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，可看成是純電壓時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，可看成是純電阻用電器，根據(jù)部分電路歐姆定律得電阻用電器，根據(jù)部分電路歐姆定律得I=I=得電動機(jī)電

24、阻得電動機(jī)電阻 R=0.5 R=0.5接入接入2V2V的電壓時，電動機(jī)正常工作，電流為的電壓時，電動機(jī)正常工作，電流為1A 1A 此時電動機(jī)輸出功率此時電動機(jī)輸出功率P P出出=P=P電電-P-P熱熱=IU-I=IU-I2 2R=R=（1 12-2-110.5110.5）W=1.5WW=1.5W所以電動機(jī)正常工作時的輸出功率所以電動機(jī)正常工作時的輸出功率P=PP=P出出=1.5W=1.5W(2)(2)轉(zhuǎn)子突然被卡住后，可看成純電阻電路轉(zhuǎn)子突然被卡住后，可看成純電阻電路根據(jù)部分電路歐姆定律根據(jù)部分電路歐姆定律 I=I=得得通過電動機(jī)的電流強(qiáng)度通過電動機(jī)的電流強(qiáng)度I=4AI=4A電動機(jī)的發(fā)熱功率電動機(jī)的發(fā)熱功率P P熱熱=I=I2 2R=4R=42 20.5W=8W0.5W=8W35解:(1)電動機(jī)加0.2V電壓時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，可看成是純電 我們可以不美麗，但我們健康；我們可以不偉大，但我們莊嚴(yán)；我們可以不完滿，但我們努力.我們可以不美麗，但我們健康；我們可以不偉大，