焦耳定律(市优质课评选幻灯片)

第二章 恒定电流,教学目标,（一）知识与技能 1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。 2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。 3、知道电功率和热功率的区别和联系。 （二）过程与方法 通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。 （三）情感、态度与价值观 通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。,问题一：请同学们自己列举生活中的用电器，并说明通电后能量的转化情况。,问题二：电能是如何转化成其他形式的能？电流做功的实质是什么？,一、电功,功是能量转化的量度，电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。,电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力在做功。电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，其他形式的能增加。,1、定义：电场力(或电流)所做的功.,电场力做功：W=qU,一、电功,一段电路两端的电压为U,通过的电流为I, 电荷从左向右定向移动，移动的时间为t,则静电力做的功为,2、公式:,q=I t,则在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量：,电流在一段电路中所做的功W等于这段电路中的电流 I 、电路两端的电压U、通电时间 t 三者的乘积,3、单位：焦(J) 千瓦时(kW·h).,1kW·h3.6×106J,一、电功,W=IUt,2、公式:,1、定义：电场力(或电流)所做的功.,1、定义：单位时间内电流所做的功. 物理意义：表示电流做功的快慢,电流在一段电路上做功的功率P等于 电流I与这段电路两端的电压U的乘积,3、单位：瓦(W) 千瓦(kW),1kW103W,二、电功率,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,几种常见家用电器的额定功率,额定功率和实际功率,三、焦耳定律,推导： 电能全部转化为内能： Q=W=IUt,欧姆定律：U=IR,1、定义:电流通过导体产生的热量叫电热 设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内电流通过此电阻产生的热量Q。,焦耳定律：电流通过导体产生的热量Q跟电流I的二次方成正比，跟导体的电阻R 及通电时间 t 成正比 ,焦耳定律适用于:纯电阻电路；非纯电阻电路,Q=I2R t,2、公式:,三、焦耳定律,3、单位：焦(J) 千瓦时(kW·h).,纯电阻电路：只含有电热元件的电路（如白炽灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机（欧姆定律成立）,非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或有在发生化学反应的电解槽的电路（欧姆定律不成立）,1、定义:单位时间内的发热量.,四、热功率,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),研究电功率与热功率 的区别和联系。,实验电路图和实验内容： 取一个玩具小电机，其内阻R=2.9，把它接在如图所示的电路中 （1）先夹住电动机轴，闭合电键，电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.0 V，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。 （2）再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为4.0 V（此电压为小电机的额定电压），记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。,纯电阻电路:,非纯电阻电路:,电能 内能,电能 内能+其它形式的能,Q I2Rt,W IUt,=,I=U/R,电功 = 电热:,W=,IUt =,=I2Rt,U2t/R,电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热,W,W 其,Q,IUt, I2Rt,IU/R,电功：W= IUt,电热：Q=I2Rt,电功率：P = IU,热功率：P热=I2R,=Q,问题情境1：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是( ),CD,变式训练1、对计算任何用电器的热功率都适用的公式是 ( ),AD,对纯电阻电路: 电功=电热 电功率=热功率 对非纯电阻电路: 电功电热 电功率热功率,电功和电功率、电热和热功率,问题情境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。这台电动机每分钟所做的机械功有多少?,解:电动机消耗的电功率P电、电动机的发热功率P热、转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律: P电P热+P机 由焦耳定律:电动机的热功率为: P热 I2R 消耗的电功率为: P电IU 因此电动机所做机械功的功率: P机P电P热IUI2R 根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为: WP机t=(IU一I2R)t =(5×220-52×0.4) ×60J =6.5×104J,作业：课后练习题4、5,谢谢各位专家的指导！,