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高中物理《焦耳定律》新人教版选修3-1

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常见问题

1、2.5焦耳定律,当电动车遇到八达岭,没辙了！,为什么呢？,歇菜了！,烧掉了!,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）.,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），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,几种常见家用电器的额定功率,二、电功率和热功率,1电流做功的过程，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

2、流过电炉 b、电流流过电解槽 c、电流流过电风扇,电能转化为热能。,电能转化为化学能和热能,电能转化为机械能和热能,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,小试牛刀,为什么呢？,从能量转化的角度思考：卡住与正常运转有什么区别,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 ,焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路,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,纯电阻电路:,电能内能,Q I2Rt,W UIt,=,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分电能!,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 UIt,=,I=U/R,电功

3、 = 电热,：W=Q,= UIt,=I2Rt,=U2t/R,电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R,M,W,W - Q,Q,UIt, I2Rt,IU/R,电功：W= UIt,电热：Q=I2Rt,电功率：P=UI,热功率：P热=I2R,你知道了吗? “当电动车遇上八达岭”为什么会容易烧掉吗?,I额=P额/U额 =1000/220A 4.5A,例1：规格为“220V，1000W”的电炉，求： 1.电炉正常工作时，通过电阻丝的电流 2. 电炉的电阻,2.电炉的电阻： R=U额2/P额 =2202/1000,解：1.由P=UI知，电炉正常工作时：,=48.4,非纯电阻电路中计算电功率只能用P=UI，热功率只能用P热=I2R 所以正确的是（C）,例2、加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为( ) AP BU2/r C CP2r/U2 DP-P2r/U2,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（

4、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,例4、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 =(5220-520.4) 60J =6.5104J,小结：,电功,电功率,热功率,焦耳热,小结：焦耳定律 QI2Rt,电功和电热： 1）纯电阻电路中（电路中只含有电阻） WUItI2RtQ P电UI P热QtI2R 2）非纯电阻电路中： WUIt 大于I2RtQ； P电UI 大于P热QtI2R P电P热P其它,2如图所示，直流电动机M的电枢电阻一定，当电源电压U=0.3V时电动机不转动，电流表的示数为0.3A当U=2V时，电动机正常运转，电流表的示数为0.8A （1）求电动机正常工作时输出的机械功率（2）如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的热功率多大,（1），（2）4W（转子不动时的电动机电路是纯电阻电路）,

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