人教版高二物理选修3-1焦耳定律课件(共25张PPT)

§3 焦耳定律
一、电功和电功率
1. 电功：电流做功的实质是导体中的电场对自 由电荷的电场力做功
回忆： 在静电学中，电场
力做功的特点是什么？ 表达式？
（1）特点： 电场力做功与路径无关，只取决于初末位置的电势差 （2）利用电势差求电功——WAB = qUAB
一、电功和电功率
1. 电功：电流做功的实质是导体中的电场对自 由电荷的电场力做功
B .U2/R
C. UI
D.I2R+UI
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
课堂练习2： 加在某台电动机上的电压是U，电动
机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电
动机线圈上消耗的热功率为 A．P
(C )
B．U2/r
C．P2r/U2
D．P－P2r/U2
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
课堂练习3：为了使电炉消耗的电功率减小到
原来的一半，可以采用的措施是（ D ）
A.使电流减半 B.电压减半 C.使电炉的电阻减半 D.使电压和电炉的电阻各减一半。
电能全部转化为热能，电功等于电热
即 电热：Q W UIt 欧姆定律：U IR
二、电热和热功率
电热：Q I 2Rt
1.电热:电流通过导体产生的热量
焦耳定律：Q I 2Rt
2.热功率:单位时间内电流通过导体产生的热量
表达式：P热=I2R
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
课堂练习1：图中虚线框内是一个未知电路， 测得它的两端点a，b之间的电阻是R，在a， b之间加上电压U，测得流过这电路的电流
为I，则未知电路的电功率一定是 ( C)
A . I2R
W=qU W=UIt
q=It
单位：焦耳(J) 千瓦时(kWh) 1kWh=3.6×106J
一、电功和电功率
1. 电功：电流做功的实质是导体中的电场对自 由电荷的电场力做功
表达式： W=UIt
单位：焦耳(J) 千瓦时(kWh) 1kWh=3.6×106J 功能关系：
电场力做了多少功就有多少电势能转化为其他形式能
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
why ？
着火了！
家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾，
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
这又是为什么？
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等 ）
电能全部转化为热能,电功等于电热
W UIt U 2 t I 2Rt Q R
P电
UI
I 2R
U2
R
P热
2．非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为 热能以外的形式的能力为目的,发热不是目的,而 是难以避免的热能损失.例如电动机、给蓄电池充 电等
电能大部分转化为其它能，一小部分转化为热能
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
探讨几个用电器的能量转化情况
a、电流流过电炉子
→电能转化为内能
b、电流流过充电电池
→电能转化为化学能和内能
c、电流流过电风扇
→电能转化为机械能和内能
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
想想他们有什么共同点？
物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不 计摩擦，电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提 升重物时，电路中电流I=5A，求电动机线圈电 阻R（g=10m/s2 ）。
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
实验分析
1 在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大， 电流产生的热量越多.
2
wk.baidu.com
在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流 产生的热量越多.
进一步的研究表明产生的热量与电流的平方 成正比.
3 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长， 电流产生的热量越多.
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
烫手
不烫手 why ？
灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电 流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得 发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
但不可避免的一小部分转化为热能。
电功：W UIt 电热：Q I2Rt
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
W>Q
U>IR （欧姆定律不适用）
应该是W=E机+Q
1．纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为目的 人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律课件(共25张PPT) 如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
例题:一台电动机，线圈电阻是4 ，当电动机两端加 220V电压时，通过电动机的电流是0.5A。
（1）这台电动机每分钟所做的机械功有多少? 效率为多少？
（2）某时电动机突然被卡住而停止转动，则此时的电动 机消耗的功率为多少？
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等）
电能全部转化为热能，电功等于电热
即 电热：Q W UIt 欧姆定律：U IR
电热：Q I 2Rt
结论： W Q UIt I2Rt U 2 t
R
在非纯电阻电路中，（如电动机）
电能大部分转化为机械能，
说明：电动机是非线性元件欧姆定律不适用，计算电流时， 不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。通过计算发现 ，电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
例题：某直流电动机提升重物的装置如图，重
电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能
一、电功和电功率
1. 电功：电流做功的实质是导体中的电场对自
由电荷的电场力做功
表达式： W=UIt
适用于 一切电路做功
单位：焦耳(J) 千瓦时(kWh) 1kWh=3.6×106J
物理意义：反映了“多少电能转化为其他形式的能”
也可以说“消耗了多少电能”
思考：电路中如有白炽灯、电炉、电动机等元件， 电功与这些元件的种类有关吗？
物理意义：反映了有多少电能转化为其他形式的能
也可以说“消耗了多少电能”
2.电功率：单位时间内电流做的功叫电功率
表达式： P＝W/t＝UI
单位：瓦（W） 千瓦kW
适用于
一切电路的电 功率
物理意义：反映了电流做功的快慢！
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
课堂练习3：有一直流电动机，把它接入 0.2V电压的电路中，电机不转，测得流 过电动机的电流为0.4A，若电动机接入 2V电压电路中，电动机正常工作，电流 是1A，求电动机正常工作时输出功率多 大？如果电动机正常工作时，转子突然 被卡住，电动机的发热功率是多大？
结论：电功W（消耗了多少电能）只与元件两端的电压U， 通过的电流I和通电时间t有关，与元件的种类无关。
一、电功和电功率 人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律课件(共25张PPT)
1. 电功：电流做功的实质是导体中的电场对自
由电荷的电场力做功
表达式： W=UIt
适用于 一切电路做功
单位：焦耳(J) 千瓦时(kWh) 1kWh=3.6×106J
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
作业：
1、《优化设计》35、36页 2、 预习第4节
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT) 人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT) 人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
电功大于电热
W Q W其它
P电 P热 P其
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
课堂小结
公式
物理 意义
纯电 阻
非纯 电阻
电功
电热
W=UIt
Q=I2Rt
消耗了多少电能 电流通过导体时产生
了多少热量 W UIt U 2 t I 2Rt Q
R
W=UIt
Q=I2Rt
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
人教版高二物理选修3-1 2.5焦耳定律 课件(共25张PPT)
【4】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻 r=0.6Ω,R=10Ω,U=160 V,电压表的读数为110 V，求： （1）通过电动机的电流是多少？ （2）输入到电动机的电功率是多少？ （3）在电动机中发热的功率是多少？ （4）电动机工作1 h所产生的热量是多少？