第5节 焦耳定律

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②P = I2R适合与所有电路 表示热功率 ③当电路为纯电阻电路时 P = UI = I2R U 2
R
④当电路为非纯电阻电路时 UI>I2R P = UI 为这段电路总电功率 P= I2R 为这段电路总热功率 P U 2 什么都不是. 非纯电阻不用
R
注意:不管串并联,电路的总功率等于每个功率之和
一.电功
第5节 焦耳定律
二.电功率
三.电热
1.定义:电流通过导体产生的热量.
电流通过导体时产生的 热量与哪些因素有关呢?
电流I
时间t
电阻 R
一.电功
第5节 焦耳定律
有的用电器把电能
二.电功率
全部转化为热能,
三.电热
1.定义:电流通过导体产生的热量. 2.公式: Q=I2 R t
而有的用电器把电 能除转化为热能外 还转化为其它能
此时电流表的示数 I 和电路消耗的电功率 P 应是( BD )
A.I=1.5 A C.P=15 W
图4 B.I<1.5 A D.P<15 W
11.如图 5 为一种服务型机器人,其额定功率为 48 W,额定工作电压为 24 V,机
器人的锂电池容量为 20 A·h。则机器人( C )
图5 A.额定工作电流为 20 A B.充满电后最长工作时间为 2 h C.电池充满电后总电量为 7.2×104 C D.以额定电流工作时每秒消耗能量为 20 J
电功和电 热的关系
W=Q 即 IUt=I2Rt=UR2t
W=Q+E 其他 UIt=I2Rt+E 其他
能量转 化情况
电功和电 热的关系 电功率和 热功率的
关系 欧姆定律 是否成立
纯电阻电路
非纯电阻电路
W=Q 即 IUt=I2Rt=U2t
R
P=P 热, 即 IU=I2R=U2
R
成立 U=IR I=U
R
图3 A.电动机的内阻为 7.5 Ω B.电动机的内电阻发热功率为 8.0 W C.电动机的输出功率为 30 W D.电动机的效率约为 27%
9.(多选)如图 4 所示,电阻 R1=20 Ω,电动机的电阻 R2=10 Ω。当开关断开时, 电流表的示数是 0.5 A,当开关闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,
7.如图 2 所示,电源电压 8 V(内阻不计),闭合开关后,电流表 的示数为 0.2 A, 电流表Ⓐ的示数为 0.3 A。试求:
(1)R1 的电功率; (2)1 min 内 R2 消耗的电能。
答案 (1)1.6 W (2)48 J
8.在研究微型电动机的性能时,可采用如图 3 所示的实验电路。当调节滑动变阻 器 R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为 0.5 A 和 1.0 V;当重 新调节 R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为 2.0 A 和 15.0 V。 则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是( B )
泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中,则整个电路允许消耗的最大功率
为( C )
A.30 W
B.20 W
C.15 W
D.10 W
6.一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为 220 V 的交流电源上(其内电阻 可忽略不计),均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是 5.0 A,通过
洗衣机电动机的电流是 0.50 A,则下列说法中正确的是( C )
[精典示例]
串、并联电路中的电功率的分析与计算
[例2] 现有标有“110 V 40 W”的灯泡L1和标有“110 V 100 W”的灯泡L2及一只最大阻 值为500 Ω的滑动变阻器R,将它们接在220 V的电路中,在如图所示的几种接法中,
C 最合理的是( )
[针对训练2] 将两个定值电阻R1、R2并联在电压为U的电源两 端,R1消耗的功率为P1,R2消耗的功率为3P1,当把它们串 联在电压为4U的电源两端时,下列说法正确的是( D ) A.R1两端的电压为U B.R2消耗的功率变小 C.通过R2的电流变小 D.两个电阻消耗的总功率为12P1
第5节 焦耳定律
电炉通电时,电能转化为 内能;电动机通电时,电能 转化为 机械能;电池充电时,电能转化为 化学能 。
电流流经之处就有电能转化为其它形式能 功是能量转化的量度,能量的转化必然伴随着做功。
我们就认为是电流做了功
电流做功实质上是导体中的恒定电场对 自由电荷的电场力做功。
电场力对电荷做功,电荷的电势能减少,其他形式的能增加。
5.三只电阻 R1、R2 和 R3 按如图 1 所示连接,在电路的 A、B 端加上恒定电压后,
电阻 R1 消耗的功率最大,则三只电阻的阻值大小关系为( B )
A.R1>R2>R3 C.R3>R2>R1
图1 B.R2 >R1 >R3 D.R1 >R3> R2
10.三个阻值相同的灯泡,其允许消耗的最大功率都是 10 W,现将其中的两只灯
生的热量为 Q,若电阻为 2R,电流为2I,则在时间 t 内产生
的热量为( C )
Q
Q
A.4Q
B.2Q
C. 2
D. 4
4.(非纯电阻电路的特点及有关计算)如图2所示是一直流电动机工作时的
电路图。电动机内阻r=0.8 Ω,电路中另一电阻R=10 Ω,直流电压U
=160 V,电压表示数UV=110 V。试求:
例1:一个电动机,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。这台电动机的电 功率是多少?热功率是多少?输出功率是多少?这台 电动机每分钟所做的机械功有多少?
解: 电功率:P电 = UI= 220×5 = 1100W 热功率:P热= I2R = 52×0.4 = 10W 输出功率:P出= P电 - P出 = 1100-10 = 1090W
(2)如果接上220 V的电压后,扇叶被卡住,不能转动,求电动机消耗的功率和发热
的功率。答案 (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W
[针对训练 1] 如图 1 是某品牌吊扇的相关参数,假设吊扇的吊杆下方的转盘与扇
B 叶的总质量为 7 kg,则吊扇( )
图1 A.吊扇的内电阻为 880 Ω B.以额定功率工作时通过吊扇的电流为 0.25 A C.正常工作时吊扇机械功率等于 55 W D.正常工作时吊杆对转盘的拉力大于 70 N
2.(2017·衡水高二检测)室内有几种用电器:1.5 kW 的电饭煲、200 W 的电冰箱、 750 W 的取暖器、250 W 的电视机和 2 kW 的空调器。如果进线处有 13 A 的保险
丝,供电电压为 220 V,下列情况下不可能同时使用的是( C )
A.电饭煲和电冰箱 B.取暖器和空调器 C.电饭煲和空调器 D.电冰箱、电视机和空调器
电流做功的实质。
电热、热功率
2.理解电功和电热的区别,能够区 分纯电阻电路和非纯电阻电路。
4个公式——W=IUt、P= IU、Q=I2Rt、P=I2R 2个电路——纯电阻电路和
3.电功率和热功率的理解。
非纯电阻电路
纯电阻电路和非纯电阻电路
[要点归纳]
纯电阻电路和非纯电阻电路
纯电阻电路
非纯电阻电路
能量转 化情况
1.(电功和电功率的理解)(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定
律的说法中正确的是( BCD)
A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多 B.W=IUt 适用于任何电路,而 W=I2Rt=UR2t 只适用于纯电阻 电路 C.在非纯电阻电路中,IU>I2R D.焦耳热 Q=I2Rt 适用于任何电路
3.有一台电风扇,标有“220 V 50 W”,电动机线圈的电阻为 0.4 Ω,把它接入 220
V 的电路中,以下几种计算时间 t 内产生热量的方法中正确的是( C )
A.Q=U2t R
B.Q=Pt
P2 C.Q= U Rt
D.以上三种方法均正确
4.额定电压都是 110 V,额定功率 PA=100 W,PB=40 W 的电灯两盏,若接在电 压是 220 V 的电路上,使两盏电灯均能正常发光,且电路中消耗功率最小的电路 是( C )
W=Q+E 其他 UIt=I2Rt+E 其他
P=P 热+P 其他 即 IUt=I2R+P 其他
不成立 U>IR I<U
R
[精典示例]
纯电阻电路和非纯电阻电路
[例1] 规格为“220 V 36 W”的排气扇,线圈电阻为40 Ω,求:
(1)接上220 V的电压后,求排气扇转化为机械能的功率和发热的功率;
一.电功
第5节 焦耳定律
1.概念:电场力(或电流)所做的功.
电功是电能转化为其他形式能的量度.
2.公式: W=UIt (适用所有电路)
电场力做功:W= qU q=I t
W=UIt
Ut
qq q q q
ΔU1 ΔU2 ΔU3 ΔU4 ΔU5
一.电功
第5节 焦耳定律
Hale Waihona Puke 1.概念:电场力(或电流)所做的功.
2.(串、并联电路的功率关系)(多选)如图1所示,把四个相同的灯泡接
成甲、乙两种电路后,灯泡都正常发光,且两个电路的总功率相等。
则下列对这两个电路中的U甲、U乙、R甲、R乙之间的关系的说法,正确
的是( BC)
A.U甲>2U乙 B.U甲=2U乙 C.R甲=4R乙 D.R甲=2R乙
3.(焦耳定律的应用)通过电阻 R 的电流为 I 时,在 t 时间内产
A.电饭煲的电阻为 44 Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为 440 Ω B.电饭煲消耗的电功率为 1 555 W,洗衣机电动机消耗的电功率为 155.5 W C.1 min 内电饭煲消耗的电能为 6.6×104 J,洗衣机电动机消耗的电能为 6.6×103 J D.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10 倍
3.焦耳定律: R的Q等于I2、R、t的乘积
4.单位:焦(J) 千瓦时(kW·h).
5.热功率: P =
Q t
=I2 R
单位:瓦(W) 千瓦(kW).
四.纯电阻与非纯电阻
四.纯电阻与非纯电阻
1.纯电阻:电能全部转化为热能的元件
注意:①电功等于电热 W=Q
即:UIt=I2Rt UI=I2R U=IR
2.公式: W=UIt (适用所有电路)
思考:千瓦·时 (kW·h)是谁的单
位 电功
3.单位: 焦(J) 1kW·h= 1度 =3.6×106J
二.电功率
1.定义: 单位时间内电流所做的功. 表示做功的快慢.
2.公式:
P=
W t
=
UI
(适用所有电路)
3.单位: 瓦(W) 常用还有千瓦(kW)
4.分类:①额定功率 ②实际功率
(1)通过电动机的电流; 答案 (1)5 A
(2)输入电动机的总功率;
(2)550 W
(3)电动机输出的机械功率。
(3)530 W
1.(多选)关于电功,下列说法中正确的有( AB ) A.电功的实质是静电力所做的功 B.电功是电能转化为其他形式能的量度 C.静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大 D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等
(2)电动机正常工作时的输出功率及吸尘器的效率;
(3)如果电动机正常工作时,转子突然被卡住,电动机此时的发热功率(设此
时线圈未被烧坏).
解:(1)
R=
U1 I1
=0.5Ω
(3)P热=
U22 R
=8w
(2)P出=U2I2-I22R = 1.5W
η=
P出 P总
=75
第5节 焦耳定律
学习目标
核心提炼
1.理解电功和电功率的概念,明确 4个概念——电功、电功率、
而P U 2 2202 = 121000W 什么都不是
R 0.4 W=(UI-I2R)t =(5×220-52×0.4) ×60 =6.5×104 J
例2:微型吸尘器的直流电动机的内阻一定,把它接入电压为U1=0.2 V的电 路时,电动机不转,测得此时流过电动机的电流是I1=0.4 A;若把电动机接入 电压为U2=2.0 V的电路中,电动机正常工作,工作电流是I2=1.0 A,求: (1)电动机线圈的电阻R;
②纯电阻遵循欧姆定律
③电功率等于热功率
P=UI
=I2R
U2 R
2.非纯电阻:电能转化为热能和其它能的元件
注意: ①W>Q UIt> I2Rt UI>I2R U>IR
②非纯电阻欧姆定律不成立
③电功率大于热功率 3.P=UI与P=I2R 的区别
U >I
R
3.P=UI与P=I2R 的区别 ①P = UI 适合于所有电路 表示电功率
几种常见家用电器的额定功率
用电器
29寸彩电 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯
额定电压(V) 220
220
220
220
220
额定功率(W) 100~150 300~800 100~150 800~1200 40~60
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,从而使得电子做匀速运动,使离子热运动加剧, 将电能转化为 内能 .
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