高二物理课件---焦耳定律

• 电机消耗的功率等于发热功率 • P′＝P热＝I′U＝5.5×220W＝1210W • 由于发热量很大，将很快烧坏电动机线圈．
如图所示，灯L上标有200W，电动机上标 有2000W，在A、B两端加上220V的电压时， 灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作 时的电阻．
• 答案：2Ω
• 解析：已知电灯正常工作时的功率为额定功率 200W，若能求出通过电灯的电流，即可求出电灯 正常工作时的电阻． • 设A、B间总电流为I，A、B间总电压U＝220V，
电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯 电阻电路。
课
堂
小
非纯 电阻 电路
结
是否只有电阻 是否完全转化为内能 是否遵循欧姆定律
1.规格为“220V 36W”的排气扇，线圈电阻为 40Ω，求： • (1)接上220V电压后，排气扇转化为机械能的功率 和发热的功率； • (2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求 电动机消耗的功率和发热的功率．
• 解析：(1)排气扇在220V电压下正常工作电流
• 发热功率P热＝I2R＝(0.16)2×40W＝1W
电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
M
小结：
• 1、公式W=UIt和P=UI是电功和电功率的一般表
达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的
全部电功和电功率。而W=I2Rt=U2t/R和P=I2R
=U2/R则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，
它们实际上只适用于纯电阻电路。
2、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化 为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有 多少电能转化为其它形式的能。
高二物理选修3-1第二章
5、焦 耳 定 律
自由电子在电场力的作用下会定向移动而做功，电场力做 的功常常说成是电流所做的功，简称“电功”；而不同导体 在相同电压作用下电场力做功的快慢程度又是不同的，为了 比较电场力做功的快慢，我们引入了“电功率”的概念；同 时电流通过导体是会发热的，我们把它叫“电热”。那么以 上这些物理量之间有何关系呢？下面我们在复习初中学过内 容的基础上进一步来明确这些问题。
例2、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 电动机每分钟所做的机械功有多少?
解:据能量守恒定律得: IUt = I2Rt +W 故电动机每分钟所做的机械功为: W=(IU-I2R)t =(5×220-52×0.4) ×60 J =6.5×104 J
• A、B间消耗总功率P＝200W＋2000W＝ 2200W. 因为P＝UI，所以 由IL＝I， • 所以R＝ ＝ ，
练习巩固
• 1、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？
三、两种典型电路
纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电 烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡 住的电动机也是纯电阻器件． 非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或 有电解槽在发生化学反应的电路．
根据能量守恒定律及“功是能量转化的量度”可知： 电流的热效应产生了电热，则电流必做功，那么电功与 电热间有何关系呢？
• 转化为机械能的功率 • P机＝P－P热＝(36－1)W＝35W.
1.规格为“220V 36W”的排气扇，线圈电阻为 40Ω，求： • (1)接上220V电压后，排气扇转化为机械能的功率 和发热的功率； • (2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求 电动机消耗的功率和发热的功率． 解析： (2)扇叶被卡住不能转动后，电机相当于纯电阻， 电能全部转化为热能，此时通过排气扇电流
一、电功与电功率 • 1、电功：电场力（或电流）所做的功。
（1）定义式：W=qU=UIt （2）单位：焦耳（J）、千瓦时（kwh）。1kwh=3.6×106J
• 2、电功率：电场力（或称电流）做功的快慢。
（1）定义式：P=W/t=UI （2）单位：瓦特（W）。 （3）额定功率：用电器安全正常工作时消耗的功率。 实际功率：用电器在实际电压下工作时消耗的功率。
也即欧姆定律不成内能
Q
I=U/R UIt I2Rt = 电功 = 电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R 电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
非纯电阻电路:
电能
W UIt 电功：W= UIt 电功率：P=UI
→ 内能+其它形式的能 E其 + Q I＜U/R ＞ I2Rt
典型例题
• 例1、把标有“220V100W”的灯泡接到220V的电 路中，通过灯丝的电流I和实际功率各有多 大？若接到110V的电路中结果又怎样？（假 定灯丝的电阻不变。）
解：灯泡的电阻R=U2/P=2202/100Ω=484Ω （1）灯泡接220V时，通过灯丝的电流 I=U/R=220/484A=0.45A 实际功率P=UI=220×220/484W=100W （2）灯泡接110V时，通过灯丝的电流 I/=U//R=110/484A=0.23A 实际功率P/=U/I/=110×110/484W=25W
• 难点：区分电功与电热：
（1）在纯电阻电路中，电功等于电热：W=Q。
• 即电能全部转化为内能：UIt=I2Rt→U=IR，也即欧姆定律
成立。此时有： UIt=I2Rt=（U2/R）t
V U>IR
S （2）在非纯电阻电路中，电功大于电热：W＞Q。
• 即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、 化学能等其它形式的能量： UIt=I2Rt+E其它＞I2Rt→U＞IR，
P额是个定值，P实是个变值。 P额≥P实。
（4）输入功率：用电器输入端的电压与输入电流之积。P=UI 输出功率：用电器输出端的电压与输出电流之积.
二、电热与热功率 1、电热：电流通过导体产生的热量。
（1）大小——Q=I2Rt （2）单位：焦耳（J） --------------焦耳定律
2、热功率：单位时间内的发热量。 P=I2R