《焦耳定律》教案

焦耳定律

教学目的：

通过演示和讲解使学一掌握焦耳定律。讲解电功和电热的关系，知道在有非纯电阻元件的电路中，电功大于电热的道理。

教学重点：

区别并掌握电功和电热的计算。

教学过程

复习引入：复习提问电功概念。

使学生回答出电功即电流在一段电路上做的功W=UIt。接着向学生指出电流通过导体时，导体总是要发热的，这是电流的热效应。电流通过导体时产生的热量的多少与什么因素有关呢？——我们这节课就来学习这个问题。

新课讲授：

(一)焦耳定律：

英国物理学家焦耳（1818～1889）经过长期的实验研究后指出：

电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方，导体的电阻和通电时间成正比——焦耳定律。

Q=I2Rt………………………………………（1）式

说明：

a.(1)式表明电流通过导体时要发热,焦耳定律就是研究电流热效应定量规律的。

b.(1)式中各量的单位。

(二)电功和电热的关系:

设问: 电流通过电路时要做功,同时,一般电路都是有电阻的,因此电流通过电路时也要生热.那么,电流做的功跟它产生的热之间,又有什么关系呢?

1.纯电阻电路.

如图所示,电阻R,电路两端电压U,通过的电流强度I。电功即电流所做的功: W=UIt

电热即电流通过电阻所产生的热量: Q=I2Rt

由部分电路欧姆定律

: U=IR

W=UIt=I2Rt=Q

表明: 在纯电阻电路中,电功等于电热.也就是说电流做功将电能全部转化为电路的内能(热能)。

电功表达式: W=UIt=I2Rt=(U2/R)/t

电功率的表达式: P=UI=I2R=U2/R

2.非纯电阻电路.

如图所示,电灯L 和电动机M 的串联电路中,电能各转化成什么能?

电流通过电灯L 时,电能转化为内能再转化为光能.电流通过电动机时,电能转化为机械能和内能。

电流通过电动机M 时

电功即电流所做的功(电动消耗的电能): W=UIt

电热即电流通过电动机电阻时所产生的热量: Q=I2Rt

W(=UIt)=机械能+Q(=I2Rt)

表明: 在包含有电动机,电解槽等非纯电阻电路中,电功仍等于UIt,

电热仍等于I2Rt.但电功不再等于电热而是大于电热了. UIt ＞I2Rt

电功表达式: W=UIt ≠Q=I2Rt

电功率表达式: P=UI ≠I2R

发热功率表达式: P=I2R ≠UI

巩固新课:

例题分析:

例1：一台电动机，额定电压是110伏,电阻是0.40欧,正常工作时通过电流为50安.求每秒钟电流所做的功.每秒钟产生的热量。

例2：维修电炉时，将电阻丝的长度缩短十分之一，则修理后的电炉的功率和维修前的功率之比是（ B ）

A ．9：10

B 。10：9

C 。10：11

D 。11：10 例3：如果不考虑温度对电阻的影响，一个“220V ，40W ”的白炽泡（ B D ）

接在110V 的线路上它的功率为20W

接在110V 的线路上它的功率为10W

接在55V 的线路上它的功率为10W

接在55V 的线路上它的功率为

2.5W

例4:有一个直流电动机,把它接入0.2V电压的电路时,电机不转,测得流过电动机的电流是0.4A,若把电动机接入2.0V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0A,求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？

（ 1.5W 8W ）

例5:一台小型电动机,电枢电阻为20欧,接在电压为120V的电源上,求:当输入电动机的电强度为多大时 ,电动机可得到最大的输出功率?最大输出功率为多少?

解:电动机为非纯电阻电路故:

IU=I2R+P出

P出=-I2R+IU

当 I=－U/2(－R)＝3(A)时电动机有最大的输出功率

电动机有最大的输出功率 P出＝-32×20﹢3×120＝180(W)。