【测控设计】2015-2016学年高二物理人教版选修3-1课件 焦耳定律

(3)用电器的额定功率与实际功率。
二、焦耳定律
Q I 2Rt
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
热功率：单位时间内导体的发热功率
P Q I2R t
电流做功的实质：
电能转化为其他形式能量的过程
纯电阻电路
非纯电阻电路
纯电阻电路: 电能
W
指转化为 → 内能 内能的那
Q 部分电能!
指某段电路 在某段时间
UIt
=
I2Rt I=U/R
内消耗的全 部电能!
说明：欧
非纯电阻电路:
M
姆定律不 适用于非
电能 → 内能+其它形式纯的电能阻电
W
W-Q
路！
Q
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
纯电阻电路:
欧姆定律适用：I=U/R 电功 = 电热
W= Q = UIt =U2t/R =I2Rt
６．欧姆定律的适用条件
用微笑告诉别人，今天的我，比昨天更强。瀑布跨过险峻陡壁时，才显得格外雄伟壮观。勤奋可以弥补聪明的不足，但聪明无法弥补懒惰的缺陷。孤独是 每个强者必须经历的坎。有时候，坚持了你最不想干的事情之后，会得到你最想要的东西。生命太过短暂，今天放弃了明天不一定能得到。只有经历人生 的种种磨难，才能悟出人生的价值。没有比人更高的山，没有比脚更长的路学会坚强，做一只沙漠中永不哭泣的骆驼！一个人没有钱并不一定就穷，但没 有梦想那就穷定了。困难像弹簧，你强它就弱，你弱它就强。炫丽的彩虹，永远都在雨过天晴后。没有人能令你失望，除了你自己人生舞台的大幕随时都 可能拉开，关键是你愿意表演，还是选择躲避。能把在面前行走的机会抓住的人，十有八九都会成功。再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双 脚也无法到达。有志者自有千计万计，无志者只感千难万难。我成功因为我志在成功！再冷的石头，坐上三年也会暖。平凡的脚步也可以走完伟大的行程。 有福之人是那些抱有美好的企盼从而灵魂得到真正满足的人。如果我们都去做自己能力做得到的事，我们真会叫自己大吃一惊。只有不断找寻机会的人才 会及时把握机会。人之所以平凡，在于无法超越自己。无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。你可以选择这样的“三 心二意”：信心恒心决心；创意乐意。驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。如果一个人不知道他要驶向哪个码头， 那么任何风都不会是顺风。行动是理想最高贵的表达。你既然认准一条道路，何必去打听要走多久。勇气是控制恐惧心理，而不是心里毫无恐惧。不举步， 越不过栅栏；不迈腿，登不上高山。不知道明天干什么的人是不幸的！智者的梦再美，也不如愚人实干的脚印不要让安逸盗取我们的生命力。别人只能给 你指路，而不能帮你走路，自己的人生路，还需要自己走。勤奋可以弥补聪明的不足，但聪明无法弥补懒惰的缺陷。后悔是一种耗费精神的情绪，后悔是 比损失更大的损失，比错误更大的错误，所以，不要后悔！复杂的事情要简单做，简单的事情要认真做，认真的事情要重复做，重复的事情要创造性地做。 只有那些能耐心把简单事做得完美的人，才能获得做好困难事的本领。生活就像在飙车，越快越刺激，相反，越慢越枯燥无味。人生的含义是什么，是奋 斗。奋斗的动力是什么，是成功。决不能放弃，世界上没有失败，只有放弃。未跌过未识做人，不会哭未算幸运。人生就像赛跑，不在乎你是否第一个到 达终点，而在乎你有没有跑完全程。累了，就要休息，休息好了之后，把所的都忘掉，重新开始！人生苦短，行走在人生路上，总会有许多得失和起落。 人生离不开选择，少不了抉择，但选是累人的，择是费人的。坦然接受生活给你的馈赠吧，不管是好的还是坏的。现在很痛苦，等过阵子回头看看，会发 现其实那都不算事。要先把手放开，才抓得住精彩旳未来。可以爱，可以恨，不可以漫不经心。我比别人知道得多，不过是我知道自己的无知。你若不想 做，会找一个或无数个借口；你若想做，会想一个或无数个办法。见时间的离开，我在某年某月醒过来，飞过一片时间海，我们也常在爱情里受伤害。1、 只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。人生就像奔腾的江水，没有岛屿与暗礁，就难以激起美丽的浪花。别人能做到的事，我一定也能做到。不 要浪费你的生命，在你一定会后悔的地方上。逆境中，力挽狂澜使强者更强，随波逐流使弱者更弱。凉风把枫叶吹红，冷言让强者成熟。努力不不一定成 功，不努力一定不成功。永远不抱怨，一切靠自己。人生最大的改变就是去做自己害怕的事情。每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的 路。社会上要想分出层次，只有一个办法，那就是竞争，你必须努力，否则结局就是被压在社会的底层。后悔是一种耗费精神的情绪后悔是比损失更大的 损失，比错误更大的错误所以不要后悔。每个人都有潜在的能量，只是很容易:被习惯所掩盖，被时间所迷离,被惰性所消磨。与其临渊羡鱼，不如退而结网。 生命之灯因热情而点燃，生命之舟因拼搏而前行。世界会向那些有目标和远见的人让路。不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。骐骥一跃，不 能十步；驽马十驾，功在不舍。锲而舍之，朽木不折；锲而不舍，金石可镂。若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。赚钱之道很多，但是 找不到赚钱的种子，便成不了事业家。最有效的资本是我们的信誉，它小时不停为我们工作。销售世界上第一号的产品——不是汽车，而是自己。在你成

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对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于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，由于C电路中变阻器功率为(IA－ IB)×110，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110，
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[即时应用]
结束
1．在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过
的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生
的热量Q1∶Q2为
()
A．1∶1
B．2∶1
C．4∶1
D．8∶1
解析：两个导体的电阻阻值之比是2∶1，通过的电流之比是
2∶1，通电时间t相同，则产生的热量之比
常工作，它们在相同的时间内产生的电热相同吗？
提示：不同。“220 V 40 W”的白炽灯通电时将电能全部
转化为内能，而“220 V 40 W”的电动机，通电后消耗的
电能大部分转化为机械能，剩余的小部分才转化为内能。
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知识点一 串、并联电路中电功率的分析与计算
1．串联电路 各部分电路电流I相同，根据P＝I2R， 各电阻上的电功率与电阻成正比
(2)滑动变阻器消耗的功率最小时电路总 R
，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，A错误。
对于B电路，由于RB＞RA，A灯又并联变阻器，并联电 阻更小于RB，所以UB＞U并，B灯被烧毁，B错误。

1、电流通过导体时，导体要发热，在此过程中产生的 热量如何计算？电流产生的热量用焦耳定律来计算
2、焦耳定律的内容是什么？怎样表示？
内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平 方、导体电阻和通电时间成正比。 用公式表示为：Q=I2Rt
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．
◆由部分电路欧姆定律可知： Q I 2Rt UIt U 2 t R
q
q
q
多少功？
电场力做的功:W=qU
◆在上面所述的导体中是否存在电流？电流强度是
多少？ 存在，电流强度为：I=q/t
◆若用电流和电压来表示电流所做的功可表示成什么？
电场力做的功:W=qU=UIt 这就是电路中电场力做功即电功的表达式.
评
1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常 所说的电流所做的功，简称为电功．
例2.把一根长为L的电炉丝接到220V的电路中用它来烧 沸一壶水，需时间t秒钟，若将此电炉丝均匀的拉长， 使半径减小为原来的一半，而后再剪掉长为L的一段， 再将余下的电炉丝接到同样的电路中，仍用 它烧沸一 壶同样的水，则需时间 １２t 秒.
解析：由电阻定律可知，此电阻丝阻值变为原来的12 倍，在电压不变的情况下，功率变为原来的1/12，烧 沸同一壶水，需要电功相同，则时间变为原来的12倍， 故，答案为12t.
W=Q =UIt=I2Rt=U2/Rt P电=P热=UI=I2R=U2/R
（1）纯电阻电路——只含有纯电阻的电路，如电炉、 白炽灯等，像演示中电动机不转时的电路.
W电
Q热
电流做的功全部转化为内能W电= Q内 即 P电= P热
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非纯电阻电路中，电能不但有一部分转化为内能还有 一部分转化为其他形式的能量。所以电功不等于电热。

2
U （4）对纯电阻元件而言： P P I （5）对非纯电阻元件而言：P总

总
P热
热
P其他
UI
UI I
2
2R
P R 其他
R
U
2
R

I
2
R
（6）对纯电阻元件而言： I U U IR
（7）对非纯电阻元件而言：U
R

IR

I

U
R
举例：实际电动机
U
UM
UR
引言：在现代社会里，人们离不开电 。各种各样的用电器减轻了人们的劳 动强度、提高了人们的生活质量。我 们在享受电给我们带来方便的同时， 也应思考——电能是如何转化为其他 形式能的呢？电能在转化过程中应遵 从怎样的规律呢？……这些便是本次 课我们必须要搞清楚的问题。
§5、焦耳定律
引言：闭合电路中，自由电荷在电场力的作用下 定向移动形成了电流，该过程中电场力对电荷做 的功就是电功。那么，电功如何计算？电流做功 的快慢与哪些因素有关呢？这是我们必须先要搞 清楚的问题。
I 中产生的电热。 Q 2 Rt 既适用于纯电阻电路， I 也适用于非纯电阻电路。
I （4）对交流电而言，公式 Q 2 Rt 中的 I 为交
流电的有效值。
六、单位时间内发热的功率叫做热功率．热功率即电能转化为
内能的功率，P热

Q t

I
2
R
（1） P UI与 P I 2 R 中的“P P ”的含义不同， UI
C、若U S U N，则PS PN。
引言：电流通过电阻器会使电阻器发热， 电能转化为内能；电流通过电动机会使电 动机转动，电能转化为机械能……电功、 电热及转化得到的其他形式能如何计算呢 ？它们之间有什么关系呢？

•第5节 焦耳定律
1 ．理解电功及电功率，理解电能和其他形式的能量转化的关 系． 2．知道焦耳定律的物理意义，掌握焦耳定律在生活中的应用． 3．从能量的转化和守恒理解电功和电热的区别，知道纯电阻电 路和非纯电阻电路．
• 要点一 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和通电时间t三者的乘积． • (2)公式：W＝IUt.能量转Leabharlann 元件举例• (2)电功与电热
• 不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计 算电功时都用W＝UIt，功率都用P＝UI， 热量都用Q＝I2Rt，热功率都用P＝I2R， 若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电 路．
题型
1
电功、电热的理解
•
关于电功和电热，下面说法正确 的是( ) • A．任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝ I2Rt，且W＝Q • B．任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝ I2Rt，且W有时不等于Q
•
某投影机有10个相同的强光灯 L1～L10(“24 V 200 W”)和10个相同 的指示灯X1～X10(“220 V 2 W”)，将 其连接在220 V交流电源上，电路如图， 若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则( )
• • • •
A．X1的功率减小，L1的功率增大 B．X1的功率增大，L1的功率增大 C．X2功率增大，其他指示灯的功率减小 D．X2功率减小，其他指示灯的功率增大
• C．电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q ＝I2Rt只在纯电阻电路中适用 • D．电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，只适用 于纯电阻电路 • 【分析】 W＝UIt和Q＝I2Rt两公式的适 用条件是判断问题的依据． • 【解析】 W＝UIt适用于求一切电路中 的电功，Q＝I2Rt适用于求一切电路中的 电热．在纯电阻电路中，W＝Q，在非纯 电阻电路中，W＞Q.B选项正确． • 【答案】 B

的电荷量 q It．
则电场力做功 W qU 即：WUIt
1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就 是通常所说的电流所做的功，简称为电功．
WUIt
电流在一段电路上所做的功等于这段电路 两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积．
在国际单位制中电功的单位是焦（J）， 常用单位有千瓦时（kW·h）.
1kW·h＝3.6×106J
2．电功率：单位时间内电流所做的功
P பைடு நூலகம் UI t
（１）一段电路上的电功率P等于这段电路两 端的电压U和电路中电流I的乘积． （２）电功率表示电流做功的快慢． （３）单位：在国际单位制中是瓦（W），常 用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）．
1kW＝103W＝106mW=10-3MW
第二章《恒定电流》
第五节
《》
复习回顾 ：
串、并联电路的规律和欧姆定 律及综合运用
• 1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷 在电场力作用下发生定向移动，电场力对 定向移动的电荷做功吗？
• 2．电场力做功将引起能量的转化，电能转 化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例 子：电能→机械能，如电动车。电能→内 能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。
根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为: W＝P机t=（IU一I2R）t =（5×220-52×0.4） ×60J =6.5×104J
人教版高中物理选修3-1 第二章第5节 焦耳定律 课件（共20张PPT）【PPT优秀课件】 -精美 版
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例2：一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压 后， 消耗的功率是66W。求：

UIt＞I2Rt
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用电器正常工作所加的电压叫额定电压，额定电压下消耗的功率叫额定功率 实际功率是指用电器在实际电压下消耗的功率
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知识讲解
2．电功率：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值，叫做电功率
（1）电功率表示电流做功的快慢． （2）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦(kW)． （3）用电器的额定功率与实际功率
Q
电能!
指某段电路 在某段时间
UIt
内消耗的全
部电能!
非纯电阻电路:
电能
W
UIt
=
I2Rt I=U/R
说明：欧
M
→ 内能+其它形式的能
姆定律不 适用于非 纯电阻电
W-Q
路！
Q ＞ I2Rt
I＜U/R
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目标检测:
2、规格为“220V，1000W”的电炉，求： （1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流 （2）电炉的电阻
4.5A
48.4Ω
3.两个电阻分别标有“1A,4W”和“2A,1W”字样, 则它们的电阻之比是( )
A.2∶1 B.16∶1 C.4∶1 D.1∶16 答案:B
解析 :由公式P

I2 R , 有R
P=Fvsin30°=Gvsin30°=mgvsin30°=60kg×10N/k
同时乘载的最多人数：
n= △P = 3000W
P
120W
=25（人） 故答案为：1900W；25．
随堂验收 1.以下说法中,正确的是( ) A.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的
过程 B.电能转化为机械能的过程是能量转移的过程 C.电池使灯泡发光是化学能转化为电能､电能的一部
U、I对应同一段电路（用电器、用电区域）
2、电功率
1）定义： 单位时间内电流所做的功
P=W/t=UI
2）单位： W kw
3）物理意义：量度1s内，电能的减少值； 4）注意：公式适用于一切电路；
U、I对应同一段电路（用电器、用电区域）
3、焦耳定律
1）实验定律内容：
Q=I2Rt
2）理论推导：
t时间内，R上消耗电能 全部转变为热能 时，
热功率：
>
P热=I2R
一切电路的热功率
计算
例题：一台电动机，线圈电阻是0.4Ω， 当电动机两端加220V电压时，通过电动机 的电流是50A。这台电动机每分钟做多少 机械功？
补充：用该电动机匀速提升重20000N的货物， 货物上升的速度多大？
1、额定电压为220V的电动机的线圈电阻为0.8Ω ， 正常工作时，电动机每秒放出的热量为为1280J，则电 动机正常工作时的电流强度为多大？每秒有多少焦的 电能转化成机械能？发动机输出功率多大？

UR 50 通过电阻 R 的电流 IR＝ ＝ A＝5 A R 10
即通过电动机的电流IM＝IR＝5 A. 答案 5 A
解析答
1 2 3 4
(2)输入电动机的总功率； 解析 电动机的分压UM＝UV＝110 V 输入电动机的总功率P总＝IM· UM＝550 W. 答案 550 W (3)电动机输出的机械功率.
；C、D电阻为 ________ Ω.现将四盏灯泡接成如图1所示电路
，并将两端接入电路，各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD ，则实际功率的大小顺序是________.
图1
总结提
解析答
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二、焦耳定律
知识梳理
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 ，跟导体的 及 成正比. 电阻 通电时间 (2)表达式：Q＝ . 2 I Rt (3)适用条件： 电路. 任何 2.热功率 (1)定义： 时间内的发热量. . 单位 (2)表达式： P＝ 成正比
解析答
1 2 3 4
4.(非纯电阻电路的特点及有关计算)如图4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：
(1)通过电动机的电流；
解析 由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝ 图4
U－UV＝(160－110) V＝50 V
.
答案
【深度思考】
(1)两个电阻串联，功率和电阻存在什么关系？ 答案 由P＝I2R知，串联电阻的功率与电阻成正比. (2)两个电阻并联，功率和电阻存在什么关系？
2 U 答案 由P＝ 知，并联电阻的功率与电阻成反比. R
答案
典例精析