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2.5焦耳定律

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2.5焦耳定律

2.5焦耳定律

探讨几个用电器的能量转化情况
a、电流流过电炉、白炽灯
→电能转化为热能。
b、电流流过电解槽
→电能转化为化学能和热能
c、电流流过电风扇
→电能转化为机械能和热能
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 2 Rt
电功大于电热
W Q W其它 P P热 P其 电
例题一台电动机，线圈电阻是0.4 ，当电动机两端加 220V电压时，通过电动机的电流是5A。
求这台电动机每分钟所做的机械功有多少?
课堂小结
纯电阻电路 元件 特点 欧姆 定律 非纯电阻电路
能量 转化
元件 举例
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( ) A . I2R B .U2/R C. UI D.I2R+UI
U2 W UIt t I 2 Rt Q R U2 P电 UI I 2 R P热 R
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、电解槽、给 蓄电池充电、日光灯等 电能大部分转化为其它能，一小部分转化为热能
课堂练习2：一根电阻丝在通过2C的电量时， 消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的 电量，则该电阻ห้องสมุดไป่ตู้两端所加电压U和该电阻 丝在这段时间内消耗的电能E分别为 （ ） A．U＝4V B．U=8V C．E＝16J D．E=32J 答案：BD
课堂练习3：为了使电炉消耗的电功率减小到 原来的一半，应该采用的措施是（ ） 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。

人教版高中物理选修31：第二章 2.5焦耳定律 课件

人教版高中物理选修31：第二章 2.5焦耳定律 课件

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
下一页
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。

2.5焦耳定律

2.5焦耳定律

非纯电阻电路: 电能
W
M
→Q 内能+其它形式的能 W-Q
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
电功：W= UIt 电功率：P=UI
电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
5．电功率与热功率 （1）区别：
电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上 消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过 的电流强度的乘积；
2．焦耳定律：电流通过导体时产生的热量 Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通 电时间t三者的乘积 ．
Q I 2Rt
３．热功率：单位时间内导体的发热功率叫做 热功率．
热功率等于通电导体中电流I 的二次方与 导体电阻R 的乘积．
P Q I2R t
4.纯电阻电路与非纯电阻电路
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．
UIt
=
I2Rt I=U/R
内消耗的全
部电能!
非纯电阻电路:
M
说明：欧姆 定律不适用
电能 → 内能+其它形于式非纯的电能阻
电路！
W
W-Q
Q
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
纯电阻电路: 电能
W
→ 内能
Q
UIt
=
I2Rt I=U/R
电功 = 电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R
电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
满足欧姆定律 电流做功全部准化为电热 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．
不满足欧姆定律 电流做功除转化为内能外,还要转化为机械能、 化学能等其他形式的能

课件2：2.5焦耳定律

课件2：2.5焦耳定律
第2章 恒定电流 第5节 焦耳定律
学习目标
明目标 知重点
1.知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关
计算．[重点]
2．弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联பைடு நூலகம்．[重点]
3．知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别．[重点、
难点]
新知提炼 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. (3)国际单位：焦，符号为 J. (4)意义：电流做功的过程是电__能__转化为其他形式的能的过程， 电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．即电 功是_电__能_转化为其他形式的能的量度．
[思路点拨]
哪些电路能使A、 B灯正常发光
⇒
哪个电路变阻器 消耗能量少
⇒
哪个电路消 耗能量最少
[解析] 由 P＝UR2和已知条件可知，RA<RB.对于 A 电路，由于 RA<RB，所以 UB>110 V，B 灯被烧毁，两灯不能正常发光．对 于 B 电路，由于 RA<RB，A 灯又并联变阻器，并联电阻更小 于 RB，所以 UB>U 并，B 灯烧毁．对于 C 电路，由于 B 灯与 变阻器的并联电阻可能等于 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 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 V，而 D 电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110 V，所以 C 电路消 耗的电功率最小．
探究2、非纯电阻电路的分析和计算

新人教版物理课件：2.5 焦耳定律

新人教版物理课件：2.5 焦耳定律

电热
3. 焦耳定律 内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟 电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比 。 公式：Q=I2Rt 导体在单位时间内发出的热量 4. 热功率：P热 公式：P热=Q/t=I2R 单位：W kW
纯电阻电路: 电能 →
W
指某段电路 在某段时间 内消耗的全 部电能!
内能
Q I2Rt
运 行情况
物理 量
电压
电流
电阻
总功率 热功率 机械功率
[电功率]
U
（V）
I
R
（A） （ Ω）
（UI） （W）
I2 R
（W）
UI －I2R
（W）
转 动
3
0.08
30
0.24
0.192
0.048
卡 住
3
0.1
30
0.30.30ຫໍສະໝຸດ 卡住：电能→
内能
卡住：
电能
→
内能
运转：
电能
M
→
机械能+内能
非纯电阻电路:
电功大于电热
电能 → 内能 + 其它形式的能
W
M
UIt ＞ 电功：W= UIt 电功率：P=UI
W-Q Q I2Rt I＜U/R 电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
课堂训练
1、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
课堂训练
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（ ） C A．P B．U 2/ r C．P 2r /U 2 D．P – P 2r / U 2 非纯电阻电路中计算 电功率只能用P=UI， 热功率只能用P热=I2R

2.5 焦耳定律

2.5 焦耳定律

→Q 内能+其它形式的能
W其
W
IUt
＞
电功：W= IUt
电功率：P = IU
I2Rt 电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
电功和电功率、电热和热功率
一、电功W 定义：电场力(或电流)所做的功. 公式：W=IUt 单位：J 1kWh=3.6×106J 二、电功率P 定义：单位时间内电流所做的功 公式：P=W/t=IU 单位：W kW
3、单位：焦(J) 千瓦时(kW· h)
焦耳定律适用于:纯电阻电路、非纯电阻电路
四、热功率
1、定义:单位时间内的发热量
2、公式:
P=Q /t=I2R
普适
热功率P等于通电导体中电流 I 的二次 方与导体电阻R 的乘积
3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)
根据电阻能量转化的分类，讨论电功和电热、及电功率和热功率 间的关系
→ 内能+其它形式的能
Q
W
E其
IUt ＞ I2Rt
指转化为 内能的那 部分电能 !
纯电阻电路:
R
I=U/R
电能
W
→
内能
Q
2Rt I IUt = 电功 = 电热: W= IUt = U2t/R =I2Rt =Q
电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热
非纯电阻电路: 电能
M
I＜U/R
输入功率和输出功率
输入功率:用电器输入端的电压与输入电流之积 输出功率:用电器输出端的电压与输出电流之积
三、电热
1、定义:电流通过导体产生的热量 2、公式:
(1)推导： 电能全部转化为内能： Q=W=IUt 欧姆定律：U=IR
2 Q=I Rt

2.5焦耳定律

2.5 焦耳定律
电流做的功为推导： W = qU = UIt
电功和电功率、电热和热功率
1. 电功W 定义：在一段电路中电场力所做的功,也就是通常 说的电流所做的功,简称电功. 公式：W=UIt kWh 1kWh=3.6×106J 单位：J 2. 电功率P 定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率 公式：P==W/t=UI kW 单位：W
电功和电热： 1）纯电阻电路中（电路中只含有电阻） W＝UIt＝I2Rt＝Q P电＝UI＝ P热＝Q／t＝I2R 2）非纯电阻电路中： W＝UIt 大于I2Rt＝Q； P电＝UI 大于P热＝Q／t＝I2R P电＝P热＋P其它
非纯电阻电路:
电功大于电热
电能 → 内能 + 其它形式的能
W
M
UIt ＞ 电功：W= UIt 电功率：P=UI
W-Q Q I2Rt I＜U/R 电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
探究实验：
给你玩具电风扇1台、干电池2节、电 压表和电流表各 1 只、导线若干。 请你设法测出电风扇的直流电阻，以 及电风扇工作时总功率(电功率）和输出 的机械功率。
运 行情况
物理 量
电压
电流
电阻
总功率 热功率 机械功率
[电功率]
U
（V）
I
R
（A） （ Ω）
（UI） （W）
I2 R
（W）
UI －I2R
（W）
转 动
3
0.08
30
0.24
0.19 2
0.048
卡 住
3
0.1
30
0.3
0.3
0
卡住：
电能
→
内能
运转：
电能

2.5《焦耳定律》


1kW＝103W
当有多个用电器时：
P=UI=I（U1+U2+U3....）=P1+P2+P3....
P=UI=U（I1+I2+I3....）=P1+P2+P3....
无论对何种电路，总功率等于各个用电器 功率之和。
３．额定功率和实际功率：
用电器铭牌上所标称的功率是额定功率， 用电器在额定电压下工作的功率是额定功率． 用电器在实际电压下工作的功率是实际功率．
几种常见家用电器的额定功率
用电路
额定电压（ V）
额定功率（ W）
29吋彩 电 220
～150
电熨斗 电冰箱
220
220
300～ 800
100～ 150
微波炉
220
800～ 1200
台灯 220 40～60
二、焦耳定律
的现象。
电流通过导体时，导体会变热
(1)内容：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I 的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的 乘积 ． （由实验得出）
W=UIt
Q=I2Rt
例1：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
解：1.由P=UI知，电炉正常工作时： I额=P额/U额 =1000/220A ≈4.5A
2.电炉的电阻： R=U额2/P额 =2202/1000Ω =48.4Ω
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。
(2)公式： Q I 2 Rt 适用于所有电路
电热 (3)公式：国际单位：焦耳（J）
单位时间内产生的热量。

§2.5《焦耳定律》

欧姆定律适用于 纯电阻电路！
电能W UIt
内能Q
=
M
I2Rt
I = U/R
非纯电阻电路 (含电动机、电解槽等)
欧姆定律不适用于 非纯电阻电路！
电能W UIt
内能Q +其他形式能量
=
I2Rt + E
I ＜ U/R
纯电阻电路:
电能
W UIt 电功: W= UIt 电功率：P = UI
→
内能
Q
服从欧姆定律
的热运动加剧,于是通电导体的内能增加,温度升高.
Q 2 热功率：单位时间内的发热量. P I R t
讨论&思考
1.电功与电热的关系：
W UIt
相等？
Q I Rt
2
2.电功率与热功率的关系：
W P UI t
相等？
Q 2 P I R t
纯电阻电路与非纯电阻电路
纯电阻电路 (含白炽灯、电炉、电烙铁、卡住的电动机等)
回顾&思考
分析下列现象，其能量是如何转化的?
a.电流流过电炉 →电能转化为热能 b.电流流过电解槽 →电能转化为化学能和热能
c.电流流过电动机 →电能转化为机械能和热能
电流做功的实质: 电场力推动电荷做功
电能 其它形式的能
电功&电功率
如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I.
实质
在t内通过这段电路任一横截的电荷量q为？
也就是用加上额定电压时消耗的功率.
实际功率：用电器在实际电压下工作时消耗的功率.
P额是个定值，P实是个变值. P额≥P实
课堂小练
判断下列说法的正误：
（1）电功率越大，表示电流做功越多.（

2.5焦耳定律

2.5 焦耳定律
一、电功
1、公式:
一段电路两端的电压为U,通过的电流为I, 则在时间t内通过这段电路任一横截面的电 荷量： q=I t 电场力做功：W=qU
W=IUt
适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流
2、单位：焦(J) 千瓦时(kW· h).
二、电功率
1、定义：单位时间内电流所做的功.
表示电流做功的快慢．
例2. 如图所示，有一提升重物用 的直流电动机，内阻RM＝0.6 Ω， 可先计算电 阻R的电流， R＝10 Ω，U＝160 V，电压表的 即可得电动 读数为110 V．则： 机的电流 (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？ 电动机的输入 (3)电动机工作1 h所产生的热量是 功率可用电动 多少？ 机的输入电压 和输入电流计 (4)电动机的输出功率是多少？ 算 (5)若电动机被卡住不转，则发热 功率又是多少？
2、公式:
P =W/t=IU
3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
1kW＝103W
电流通过导体产生热量
英国物理学家焦耳用近四十年的时间探 索“功和热量之间关系” ，他为推动人类 社会的进步，为科学而贡献几乎毕生的精 力。为了纪念这位伟大的科学家，物理上 用“焦耳”做功和能的单位。
电热公式： 焦耳定律 Q=I2R t 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比， 跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
热功率 1、定义:单位时间内的发热量. P=Q /t=I2R 2、公式: 3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．
电流做功：电能转化为其他形式的能量 电热：电流通过导体产生的热量
电能 → 内能 电功 = 电热 纯电阻电路
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电热
3. 焦耳定律 内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量 , 跟电 流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。 公式：Q=I2Rt 导体在单位时间内发出的热量 4. 热功率：P
热

公式：P热=Q/t=I2R 单位：W kW
纯电阻电路: 电能 → 内能
W
指某段电路 在某段时间 内消耗的全 部电能!
Q
焦耳定律
想想它们把什么能转化为什么能？
电能转化为机械能
电能转化为化学能
一、电功和电功率
W=qU W=IUt
q=It
一.电功和电功率、电热和热功率
1. 电功W 定义：在一段电路中电场力所做的功,也就是通常 说的电流所做的功,简称电功. 公式：W=IUt kWh(度) 1kWh=3.6×106J 单位：J 2. 电功率P 定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率 公式：P==W/t=IU kW 单位：W
课堂训练
1、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
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（ C ） A．P B． U 2 / r C．P 2r /U 2 D．P – P 2r / U 2 非纯电阻电路中计算 电功率只能用P=UI， 热功率只能用P热=I2R
电功大于电热
Q
UIt ＞ 电功：W= UIt 电功率：P=UI
指转化为 内能的那 部分电能!
IUt
=
M
I2Rt
I=U/R
非纯电阻电路: 电能
W
→
说明：欧姆 定律不适用 于非纯电阻 内能+其它形式的能 电路！
Q
W-Q I＜U/R
IUt ＞ I2Rt
纯电阻电路: 电能 → 内能
电功等于电热
W Q
2Rt IUt I I=U/R = 电功 = 电热：W=Q = IUt =I2Rt =U2t/R 电功率=热功率：P =P热 = IU = I2R = U2/R
非纯电阻电路: 电能
电功大于电热
M
W
→ 内能+其它形式的能 W-Q Q
I2Rt I＜U/R 电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
IUt ＞ 电功：W= IUt 电功率：P=IU
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．
课堂训练
小
纯电阻电路:
电功等于电热 W UIt 电功 = 电热
结
电能 → 内能
Q
I=U/R 2Rt I = ：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R 电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
M
非纯电阻电路:
电能
W
→ 内能+其它形式的能
W-Q I＜U/R I2Rt 电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R