25焦耳定律(选修3-1人教版)课件.docx

2.5焦耳定律 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头的电压U、电路中的电流I和 通电时间t三者的乘积。 公式：W＝IUt。 国际单位：焦，符号为J。 实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。 意义：电流做功的过程是电能转变为其他形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转变为其他形式的能。即电功是电能转变为其他形式的能的量度。 2．电功率 定义：单位时间内电流所做的功。 W (2)公式：P＝t＝IU。 (3)单位：瓦，符号：W。 (4)意义：表示电流做功的快慢。 二、焦耳定律 1．内容：电流经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。 2．表达式：Q＝I2Rt。 3．热功率 定义：单位时间内的发热量。 2 公式：P热＝t＝IR，单位：瓦特(W)。 意义：表示电流发热快慢的物理量。 1．自主思考——判一判 电功与电能的单位相同，电功就是电能。(×) 电功率越大，电功越大。(×) (3)1千瓦时＝3.6×106J。(√) 非纯电阻电路中，电热的表达式是Q＝I2Rt。(√) (5)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于电热。(×) 2 U可导出P＝U，该公式用于任何用电器。(×) (6)根据I＝R R 2．合作探究——议一议 用电器额定功率越大，接在电路中电流做的功越多，这样说法对吗？ 提示：不对。电流做功一方面与实际功率相关，另一方面还与通电时间相关，只有实 际功率与时间乘积大时，电流做功才多。 (2)标有“220V40W”的白炽灯泡和“220V40W”的电动机，把它们并联后接到 220V的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同的时间内产生的电热相同吗？ 提示：不同。“220V40W”的白炽灯通电时将电能全部转变为内能，而“220V40 W”的电动机，通电后消耗的电能大多数转变为机械能，节余的小部分才转变为内能。 串、并联电路中电功率的剖析与计算 1．串连电路 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 功率关系 总功率P总＝UI＝U1＋U2＋,＋UnI＝ P1＋P2＋,＋Pn 2．并联电路 2 各支路电压相同，根据P＝UR，各支路电阻 功率关系上的电功率与电阻成反比 总功率R总＝UI＝UI1＋I2＋,＋In＝ P1＋P2＋,＋Pn 3．结论 不论是串连电路仍是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。 [典例1]额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的电灯两盏，若接在 电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是( ) [审题指导] 两电灯均正常发光时，其电压必为额定电压。 滑动变阻器消耗的功率最小时电路总功率就最小。 U2 [解析]对灯泡有P＝UI＝R，可知：RA＜RB，对于A电路，由于RA＜RB，所以UB ＞UA，且有UB＞110V，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。 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＝110V，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＝110V，两灯 能够正常发光。 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， 所以C电路消耗电功率最小。 [答案]C 解答串并联电路电功率问题应注意的两个问题 求解串、并联电路中的功率分派问题，比率法求解会使问题简化，但一定要确定是正比仍是反比关系。 当剖析用电器的功率问题时，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流。 针对训练1．三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是 10W，现将其中的两 只灯泡串连起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为 ( ) A．30W B．20W C．15W D．10W 解析：选C 连结后电路如下图，其中 L3两头电压最大，它消 耗的电功率为 10 W时，因L1与L2串连，且电阻相等，则分派在 L1 与L2两灯上的电压都是灯 L3两头电压的一半。 U2 ＝U2＝P3＝ 所以P＝P＝ 2 10 W＝2.5W 1 2 R 4R4 4 则整个电路消耗的功率 P＝P1＋P2＋P3＝(2.5＋2.5＋10)W＝15W，C正确。 针对训练2.如图2-5-1所示，电源电压 8V，闭合开关后，电流表 的示数为 0.2A，电 流表 的示数为0.3A。试求： 图2-5-1 （1）R1的电功率； (2)1min内R2消耗的电能。 解析：由电路图可知：I1＝0.2A，I2＝0.3A－0.2A＝0.1A， P1