【人教版】选修(3-1)2.5《焦耳定律》ppt课件.

(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

答案： (1)1 200 W (2)100 W (3)1 100 W
人教版高中物理选修31课 件 25 焦耳定律(共18张
PPT)
学习目标
1 理解并掌握电功、电功率的概念与计算
2 掌握焦耳定律，学会计算导体的电热与热 动率
3 认识纯电阻和非纯电阻电路的特点
这些用电器有什么共同点？
用电器是用电来工作的器具，它们的共同特点是要消耗电能， 靠电流做功来工作。 Zxxk
电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量的过程。
探讨几个用电器的能量转化情况
A 电流流过电炉、电熨斗 →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、电动机、电吹风
→电能转化为机械能和热能
一、电功和电功率
一段电路两端的电压为U ，由于这段电路两端有电势差，
电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下
发生定向移动，形成电流I 。 在时间t 内通过这段电路上任一横截面的电荷量q 为：
q=It
在这个过程中电场力做的功为：
W=qU 将q 代入得：W=UIt
在这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，简称电功。
5
1．（1）电功定义：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．
非纯电阻电路：W Q W=UIt Q I 2Rt
例1. 如图所示，有一提升重物用的直流 电动机，内阻RM＝0.6 Ω，R＝10 Ω，U ＝160 V，电压表的读数为110 V．则： (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？ (3)电动机工作1 h所产生的热量是多少？
例2. 一台电动机内阻为1 Ω，接到120 V的电源上．当电

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
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？

第二章
5
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用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量 的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？ 答案： 通电导线跟电炉丝是串联在一起的，通过它们的 电流相等，而电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻要大得 多。由焦耳定律 Q＝I2Rt知在相等的时间内导线产生的热量比 电炉丝产生的热量要少得多。
第二章
5
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解析：判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定 电压，或电流是否是额定电流。 U2 由 P＝ R 和已知条件可知，RA<RB。 对于 A 电路，由于 RA<RB，所以 UB>110V，B 灯被烧毁， 两灯不能正常发光。 对于 B 电路，由于 RB>RA，A 灯又并联变阻器，并联电阻 要小于 RB，所以 UB>U 并，B 灯烧毁。
第二章
5
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[特别提醒]不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电 功时都可以用 W＝UIt，功率都可以用 P＝UI，热量都可以用Q ＝I2Rt，热功率都可以用 P＝I2R，若用变形式时，就要考虑是
否是纯电阻电路。
第二章
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P入＝UI＝5×1W＝5W 电动机的输出功率就是电动机对外做机械功的功率，根据 P入＝P出＋P热得P出＝P入－P热＝5W－1W＝4W。
第二章
5
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点亮的灯泡过一 猜想：电流的热 会儿会烫手，为 效应与哪些因素
什么？
有关？（理由）
交流一下
猜想：与 电阻、电流、时间 有关
小组合作设计实验： 电流产生的热量跟 电阻、电流、时间 有啥关系
温度计
煤油
电热丝
小组合作设计实验： 电流产生的热量跟 电阻、电流、时间 有啥关系
设计验:
如何比较电流流过导体产生热量的多少
一、电流的热效应：
电流通过导体时，电能要转化为热 能，这个现象叫电流的热效应。
生活中电能转化为热能的装置有哪些？
电热器
热水器
水用管状电热器
饮水机
电熨斗
电烤箱
电烙铁
电炉
一、电流的热效应：
电流通过导体时，电能要转化为热 能，这个现象叫电流的热效应。
导线和电熨斗串联，为什 么电熨斗很热而导线并不 很热？
结论1. 在通电电流和通电时间相同的条件 下，电阻越大，电流产生的热量越多。
结论2. 在电阻和通电时间相同的条件下，电 流越大，电流产生的热量越多。
结论3. 在通电电流和电阻相同的条件下，通 电时间越长，电流产生的热量越多。
二、焦耳定律：
电流通过导体产生的热量跟电流的二次 方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通 电时间成正比。
1、能通过生活实例，认识电流的热效应 2、能在实验的基础上引出焦耳定律，会 用焦耳定律进行计算及解释现象。 3、说出利用和防止电热的场合和方法 4、通过学习电热的利用和防止，学会辩 证地看待问题。
周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好 写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他 在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。 可之后就发现，小明刚看过电视。你做过 这样的事吗？
一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上,

当电阻相等，时间t 相同，电流I不同， 来研究放出的热量Q 与电流I的关系，而 Q=CmΔt，所以，
当液体相同，质量 相等时，Q与Δt成正
比，也就能得出电 流与Δt的关系或者 电流的平方与Δt的 关系。
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电功=电热+其它形式的能量 即：ＵＩｔ＝Ｉ2Ｒｔ＋Ｅ其他
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热功率
想想他们有什么共同点？
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探讨几个用电器的能量转化情况
• a、电流流过电炉
公 式 ： P热=Q/t=I2R 单 位 ： 瓦特，W ，常用单位 kW
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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）物理意义： 电功率表示电流做功的快慢． （３）单位：

q U 分析：利用W＝qU可求出电压U1，再由I＝ t ＝ R 可以求出U2，然 后利用W＝qU求W2. 解析：设电阻丝电阻为R，开始所加电压U1，则 W1＝q1U1 即8＝2U1 ∴U1＝4 V 设后来所加电压为U2，产生的热量为W2，则 q2 U2 q1 U1 I2＝ t ＝ R ，又I1＝ t ＝ R q2 4 解得U2＝q U1＝2×4 V＝8 V， 1 W2＝q2U2＝4×8 J＝32 J.
变式迁移 2．关于电功和焦耳热，下列说法错误的是( B ) A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q＝I2Rt D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可以用Q＝UIt＝W＝I2Rt
知能演练
基础巩固 D ( 1．对于连入电路的不同灯泡而言，亮度大的灯泡是 A．通过的电流大的灯泡 B．两端电压大的灯泡 C．电阻值大的灯泡 D．消耗电功率大的灯泡 )
2．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220 V,40 W”的 灯泡，下列说法正确的是( ) A．接在110 V的电路上时的功率为20 W B．接在110 V的电路上时的功率为10 W C．接在440 V的电路上时的功率为160 W D．接在220 V的电路上时的功率为40 W
U2 0 解析：先求出R，R＝ P U2 U2· P P实＝ R ＝ U2 . 0
答案：D
变式迁移 1．下列关于电功的说法中，错误的是( D ) A．导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功 B．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程 C．电流做功消耗的能量，由电源来供给 D．电功就是电能
二、焦耳定律和热功率 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体时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． (2)表达式：Q＝I2Rt. (3) 适用范围： Q ＝ I2Rt 是电热的定义式，可求任何电路中电 流I通过电阻R时产生的热量(电热)． (4)焦耳定律的微观解释 电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金 属正离子碰撞．由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获 得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热振动加 剧，于是通电导体的内能增加，温度升高． (5)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内 能．

移动的动能传给离子，使离子热运动加
剧，将电能全部转化为内能． Zx。、xk
电流通过导体时产生的热量 与哪
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些因素有关呢?
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纯电阻电路:
I=U/R
指某段电路 在某段时间 内消耗的全 部电能!
电能
W
IUt
R
→ 内能
Q
= I2Rt
非纯电阻电路:
M
I＜U/R
说明：欧姆 定律不适用 于非纯电阻
电路！
电能 → 内能+其它形式的能
W
W其
Q
IUt ＞ I2Rt
指转化为 内能的那 部分电能!
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热水器
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饮水机
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第二章 恒定电流
一、电功
1、定义：电场力(或电流)所做的功.