2020-2021学年人教版物理高中选修3-1课件：第二章 5 焦耳定律

(5)意义:电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程。电功的大小量度
着电能的转化,它标志着有多少电能转化为其他形式的能。
2.电功率
(1)定义:单位时间内电流所做的功叫作电功率。 (2)表达式:P= W =_U_I_。
t
(3)单位:瓦特,符号_W_。 常用的单位还有千瓦(kW),1 kW= _1__0_0_0_W。 (4)物理意义:反映电流做功的_快__慢__。 (5)额定功率:用电器在_额__定__电__压__下工作的电功率。
(1)自动开关S接通和断开时,电饭锅分别处于哪种状态? 提示:S接通时电饭锅处于加热状态,S断开时电饭锅处于保温状态。 (2)在保温状态下,两电阻上所消耗的功率之比? 提示:所消耗的功率之比等于电阻值之比。
【典例示范】 【典例】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 ()
【解析】选A、D。两个灯泡串联,每个灯泡承担的电压为 220 V=110 V,低于额
2
定电压,灯泡不易损坏,故A项正确;两个灯泡并联,每个灯泡承受的电压为U=
220 V,仍等于灯泡的额定电压,灯泡正常工作,不能延长电灯泡的使用寿命,故 B项错误;由P= U2 ,U变为原来的 1 ,由于灯丝较正常发光时温度偏低,故灯丝电 阻较正常发光时R小,所以每个灯泡2实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一,
【素养训练】 1.(母题追问)上述例题中如果B灯的额定功率改为180 W,上述四个选项中哪一 个选项能够使得两个灯泡都正常发光?
【解析】由公式P=U2,得R= U,2所以B灯的电阻小于A灯的电阻,所以是需要A灯 并联一个电阻再和BR灯串联才P能正常工作,故此时选B电路。 答案:见解析
2.一灯的额定功率为P,额定电压为U,若将灯接在电动势等于U的电源上,这时灯 的实际功率为0.64P。现将四个与它相同的灯并联在该电源上,则每个灯的实际 功率为 ( )
【解析】选C。对电灯有P=UI= U2 ,可知:RA<RB,对于A电路,由于RA<RB,所以 UB>UA,且有UB>110 V,B灯被烧毁,RA错误。对于B电路,由于RB>RA,A灯又与滑动变 阻器并联,并联部分电阻小于RB,所以UB>U并>110 V,B灯被烧毁,B错误。对于C电 路,B灯与滑动变阻器并联,并联部分电阻可能等于RA,所以可能UA=UB=110 V,两 灯可以正常发光。对于D电路,若滑动变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻, 则UA=UB=110 V,两灯可以正常发光。比较C、D两个电路,灯A、B均正常发光,流 过A、B的电流均为额定电流,由于C电路中滑动变阻器功率为(IA-IB)×110 V,而 D电路中滑动变阻器功率为(IA+IB)×110 V,所以C电路消耗电功率最小。
(3)适用范围:任何电路。
2.热功率 (1)定义:单位时间内产生的_电__热__。 (2)公式:P= Q =_I_2R_。
t
3.下列说法中有科学依据的是_①__③__④__。 ①电流做功越快,电功率越大 ②Q=I2Rt只适用于纯电阻电路求电热 ③电流做功的过程是指静电力做功的过程 ④在非纯电阻电路中热功率一定小于电功率 ⑤电功率越大,说明电流做功越大
A. 64 P
100
C. 25 P
100
B. 32 P
100
D. 16 P
100
【解析】选C。若将灯接在电动势等于U的电源上,这时灯的实际功率为0.64P,
则灯泡两端的电压为0.8U,此时电源内阻上的电压为0.2U,可知电源内阻为
r=0.25RL。现将四个与它相同的灯并联在该电源上,则外电路电阻为0.25RL,内 阻等于外电路电阻,此时路端电压为0.5U,则根据P= U2可知每个灯的实际功率
功率。 ( × )
R
关键能力·合作学习
知识点一 串、并联电路中的电功率 1.串联电路功率关系
2.并联电路功率关系
3.结论 无论是串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和。
【问题探究】 电饭锅在工作时有两种状态:一种是锅内的水烧干以前处于加热状态;另一种是 水烧干以后的保温状态(如图为电饭锅的原理图)。
5 焦耳定律
必备知识·自主学习
一、电功和电功率 1.电功 (1)定义:电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的 _电__流__I_、通电时间t三者的_乘__积__。 (2)公式:W=qU=_U_I_t_。 (3)单位:国际单位为_焦__耳__,符号为_J_。 常用单位为_千__瓦__时__(_k_W_·__h_)_。亦称为“度”,1度=3.6×106 J。 (4)实质:电流通过一段电路所做的功,实质是_电__场__力__在这段电路中对电荷做 的功。
R
为0.25P,故C正确。
【加固训练】 1.(多选)在高速公路隧道内两侧的电灯泡不易更换,为了延长电灯泡的使用寿 命,一个接口处通常安装两个完全相同的灯泡,下列说法正确的是 ( ) A.两个灯泡串联 B.两个灯泡并联 C.每个灯泡实际消耗的功率是其额定功率的四分之一 D.每个灯泡实际消耗的功率大于其额定功率的四分之一
【易错辨析】
(1)电功与能量的单位都是焦耳,电功就是电能。 ( × )
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(2)电功与电能不同,电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。
(√)
(3)电功率越大,表示电流做功越多。 ( × )
(4)焦耳定律的表达式为Q=I2Rt,此式适用于任何电路。 ( √ )
(5)三个公式P=UI、P=I2R、P= U2 没有任何区别,它们表达相同的意义,P即是电
二、焦耳定律 【情景思考】 在电风扇正常工作时,如何计算产生的热量,其消耗的电能与产生的热量相等吗?
提示:热量的计算要依据焦耳定律,电风扇正常工作时消耗的电能与产生的热量 不相等。
1.焦耳定律 (1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的_二__次__方__成正比,跟导体的_电__阻__及
通电时间成正比。 (2)公式:Q=_I_2R_t_。
故C项错误,D项正确。
2.把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡均正常