1、2.5 焦耳定律,张世来,2011-11-15,学习目标,一、电功与电功率:W=UIt P=UI二、焦耳定律的公式：Q=I2Rt,思考：这些家用电器有什么共同点？,回答：工作时都需要通电，将电能转化成其他形式的能。,电流的热效应：导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应。,本课内容将告诉你如何计算电流做功产生地热量多少？即焦耳定律,热,焦耳定律,一、电功和电功率,如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量：,则电场力做功即：,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,电流在一段电路上所做的功等于这
2、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（kWh）.,W=UIt,1度电=1kWh3.6106J,2电功率：单位时间内电流所做的功,（）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,（）电功率表示电流做功的快慢,（）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），兆瓦（MW），千瓦（kW）,1kW103W106mW=10-3MW,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，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率,几种常见家用电器
3、的额定功率,二、焦耳定律,1、电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能；电热器把电能转化为内能,在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的功能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能,电流通过导体时产生热量的 多少与哪些因素有关呢？,焦耳通过大量实验已经证实影响因素有：（1）导体中电流大小I（2）导体电阻大小 R（3）导体通电时间t,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
4、,焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路,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,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,热功率：单位时间内导体的发热量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,4、电功与电热的比较,纯电阻电路:,电能 内能,QI2Rt,WUIt,=,I=U/R,M,非纯电阻电路:,电能 内能+其它形式的能,W,W - Q,Q,UIt,I2Rt,IU/R,说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！,指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!,指转化为内能的那部
5、分电能!,结论： （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=I2RtU=IR，也即欧姆定律成立。此时有： UIt=I2Rt=（U2/R）t （2）在非纯电阻电路中，电功大于电热：WQ。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I2RtUIR，也即欧姆定律不成立。,强调：,1、公式W=UIt和P=UI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。2、W=I2Rt=U2t/R和P=I2R=U2/R只适用于纯电阻电路，它表示用电器消耗的电能全部转化成内能。,小结：,电功,电功率,热功率,焦耳热,作业,书
6、面完成P55 25题,三、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=2202/100=484 （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=220220/484W=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/=110110/484W=25W,例2、（课本P54“例题1”） 解：据能量守恒定律得: UIt=I2Rt+W机
7、 故W机=UIt-I2Rt=2205060J-502 0.4 60J=6105J,例3、,对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ ）,解析：,电功率计算的普通公式为,用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）,只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由 改写电功率的表达式,所以，正确选项为C、D,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？,四、练习巩固,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。,
