电能与焦耳定律
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第十八章 电功率 第一节 电能1、电功:定义:电流所做的功叫电功。
电功的符号是W 单位:焦耳(焦,J )。
电功的常用单位是度,即千瓦时(kW ·h )。
1kW ·h =3.6×106J 电流做功的过程,实际上就是电能转化为其他形式能的过程。
公式:①W=UIt U=W It I =W U t t =WU I②W=I 2Rt I 2=W R t I = W R t R = W I 2 t t = W I 2R③W=U 2Rt U 2= W R t U = W R t R =U 2 t W t =W R U 2④W=UQ U=W Q Q =WU ⑤ W=Pt P=W t t=WP公式中的物理量:W ——电能——焦耳(J ) U ——电压——伏特(V ) I ——电流——安培(A ) t ——时间——秒(s ) R ——电阻——欧姆(Ω) Q ——电荷量——库伦(C ) P ——功率——瓦特(W )1、 电能表:测量电功的仪表是电能表(也叫电度表)。
下图是一种电能表的表盘。
表盘上的数字表示已经消耗的电能,单位是千瓦时,计数器的最后一位是小数,即1234.5 kW ·h 。
用电能表月底的读数减去月初的读数,就表示这个月所消耗的电能。
1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。
“220 V ”表示这个电能表的额定电压是220V ,应该在220V 的电路中使用。
“10(20 A )”表示这个电能表的标定电流为10A ,额定最大电流为20 A 。
“50 Hz ”表示这个电能表在50 Hz 的交流电中使用;“600 revs/kW ·h ”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1千瓦时的电能,电能表上的表盘转过600转。
根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时,可以列比例式: h 600revs/kW h1kW 电表转数消耗电耗⋅⋅=2、 串并联电路电功特点:① 在串联电路和并联电路中,电流所做的总功等于各用电器电功之和;② 串联电路中,各用电器的电功与其电阻成正比,即W 1W 2 =R 1R 2;③ 并联电路中,各用电器的电功与其电阻成反比,即W 1W 2 =R 2R 1(各支路通电时间都相同)。
浙教版九年级上册第三章第六节电功率与焦耳定律的计算【知识点分析】一.焦耳定律及电热1.焦耳定律:(1)1841年,英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q(称为焦耳热)与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比,这个规律叫焦耳定律。
焦耳定律是一个实验定律。
它的适用范围很广,纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。
(2)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.(3)电功率与热功率:对纯电阻电路,电功率等于热功率即: P=I*U=I2R=U2/R此时,可得U=IR,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路对非纯电阻电路,电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和.2.电热(1)电热:由于导体的电阻,使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。
(2)内容:电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。
(3)公式:Q=I2Rt.(4)适用对象:凡是要计算电热,都应首选Q=I2Rt,可求任何电路中电流I通过电阻R时所产生的热量。
3.热功率的意义及计算(1)热功率:单位时间内发热的功率叫作热功率。
热功率即电能转化为内能的功率,即:P=Q/t=I2R(2)热功率计算:当电路不是纯电阻电路时,电功用W=UIt来计算,电热Q只能用Q=I2Rt 进行计算,电功率用P=IU计算,热功率只能用P热=I2R计算。
4.电热的档位问题:如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出高温档:R2单独工作中温档:R1单独工作低温档:R1,R2同时工作如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出高温档:R1,R2同时工作中温档:R2单独工作低温档:R1单独工作【例题分析】【例1】(2021·甘肃期末)额定电压均为6V的甲、乙两灯,I﹣U图像如图所示,下列说法正确的是()A.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,电阻之比为3∶2B.甲、乙两灯串联接在电压为8V 的电源两端时,实际功率之比为1∶3C.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小D.甲、乙两灯的额定功率之比为4∶1【例2】(2021·山东期末)如图所示,为“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验电路,两密封容器内部盛有等量的空气,以下说法正确的是()A.闭合开关S1、S2,通过三根电阻丝的电流相同B.先闭合开关S1,再闭合开关S2,电流表示数保持不变C.同时闭合开关S1和S2,可以比较电流通过导体时产生的热量与电流的关系D.闭合开关S1、S2一段时间后,右边U形管内的液面高度差比左边U形管的高【例3】(2022·河北期末)如图所示,灯L标有“6V,3.6W”字样,电源电压保持不变,闭合开关S,电流表示数为0.1A,灯实际功率为0.9W(灯丝电阻不随温度变化),下列分析不正确的是()A.灯L的额定电流为0.6A B.电源电压为3VC.定值电阻R0的阻值为30Ω D.整个电路消耗的总功率为1.5W【例4】(2022·贵州六盘水中考)如图甲所示电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器R 的最大阻值为5Ω。
电能的热效应的原理及应用1. 电能的热效应简介电能的热效应是指电能转化为热能的现象。
当电流通过电阻时,电能会引起导体发热,产生热能。
这个现象是基于电阻材料的电阻性质导致的。
2. 电能的热效应的原理电能的热效应是基于欧姆定律和焦耳定律的原理。
欧姆定律描述了电流通过导体时电压、电流和电阻之间的关系,即V = I * R。
焦耳定律描述了电阻中的功率损耗和电流、电阻之间的关系,即P = I^2 * R。
3. 电能的热效应的应用电能的热效应在很多领域有着广泛的应用。
以下列举几个常见的应用:•电炉加热: 电炉利用电能的热效应将电能转化为热能,用于加热工业生产过程中的物体或介质,如金属加热、玻璃加热等。
•电热水壶: 电热水壶利用电能的热效应将电能转化为热能,加热水的温度,用于煮水、泡茶等日常生活中的需求。
•电热毯: 电热毯利用电能的热效应将电能转化为热能,提供温暖的床铺,用于寒冷的冬季或者身体需要温暖的人群。
•电热融雪系统: 电热融雪系统利用电能的热效应将电能转化为热能,用于融化积雪,避免积雪对交通和生活带来的影响。
•电焊: 电焊利用电能的热效应将电能转化为热能,使焊条和焊接材料熔化,完成焊接工艺。
•电热管加热: 电热管利用电能的热效应将电能转化为热能,用于加热流体,如加热管用于热水器、洗衣机等家用电器。
•电烙铁: 电烙铁利用电能的热效应将电能转化为热能,使焊锡熔化,用于电子器件的焊接和维修。
4. 总结电能的热效应是一种将电能转化为热能的重要现象,基于欧姆定律和焦耳定律的原理。
在工业生产和日常生活中,电能的热效应有着广泛的应用,如电炉加热、电热水壶、电热毯等。
这些应用都是基于电能的热效应将电能转化为热能来满足人们的需求。
了解电能的热效应原理及其应用,有助于我们更好地理解和利用电能的热效应。
焦耳定律的推导与实践焦耳定律是描述电阻发热的物理定律,它揭示了电能转化为热能的原理。
本文将从推导焦耳定律的过程开始,介绍其基本原理和公式,并结合实例来说明焦耳定律在生活中的应用。
一、焦耳定律的推导焦耳定律的推导基于能量守恒定律和电功率的定义。
设想一个电阻为R的导体,通过它的电流为I,电压为V。
根据欧姆定律可知,电阻上的电压V等于电流I乘以电阻R,即V = IR。
当电流通过电阻时,电子在电力的作用下会受到阻碍并产生碰撞,从而导致电子动能的转化。
这些碰撞使电子的动能逐渐减小,转化为热能,最终使电阻产生发热。
我们假设电阻发热的速率与电流的平方成正比,即P ∝ I^2。
根据能量守恒定律,在单位时间内的电功率P等于单位时间内电能转化为其他形式能量的速率。
因此有P = IV,结合之前的假设,可以得到P = I^2R,即焦耳定律的基本公式。
二、焦耳定律的实践应用焦耳定律在生活中有着广泛的应用,以下是几个实例:1. 电炉加热:电炉的工作原理就是利用焦耳定律产生的热能来加热物体。
电炉内部的电阻受电流控制,通过控制电流大小和时间来实现加热的温度控制。
2. 电吹风:电吹风通过电阻丝发热产生热风,这个过程也是利用了焦耳定律。
电吹风的功率越高,产生的热风也就越热。
3. 空调:空调中的加热装置也是利用焦耳定律产生热能,以达到加热室内空气的目的。
根据需要调节加热功率大小,可以控制室内温度。
4. 电热毯:电热毯中的电阻丝通过电流发热,使毯子达到加热的效果。
通过对电流大小的调节,可以控制电热毯的加热温度。
5. 火柴点燃:我们点燃火柴时,通过摩擦或者打火机擦发火柴上的磷,产生的小火焰是利用焦耳定律产生的。
火焰的温度和持续时间与放出的热量有关。
三、结语焦耳定律是描述电阻发热的基本物理定律,它为我们研究和应用电能转化提供了重要的理论基础。
通过推导焦耳定律的过程,我们可以更加深入地理解电阻发热的机制。
实践上,焦耳定律在许多电器和设备中都有着重要的应用,为我们的日常生活提供了便利。