焦耳定律.ppt

1、第二章第二章 恒定电流恒定电流 电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转化为化学能。化为化学能。一、电功一、电功 功是能量转化的量度，电流做了多少功就有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。多少电能转化为其他形式的能。zxxk 电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由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做功。电荷的电场力做功。电场力对电荷做功，电荷电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，其他形式的能增加。的电势能减少，其他形式的能增加。1、定义

2、：电场力、定义：电场力(或电流或电流)所做的功所做的功.电功是电能转化为其他形式能的量度电功是电能转化为其他形式能的量度.电能转化为其他形式能的过程就电能转化为其他形式能的过程就 是电流做功的过程。是电流做功的过程。电场力做功：电场力做功：W=qU 一、电功一、电功一段电路两端的电压为一段电路两端的电压为U,通过的电流为通过的电流为I,则在时间则在时间t内通过这段电路任一横截面内通过这段电路任一横截面的电荷量：的电荷量：q=I tW=IUt2、公式、公式:电流在一段电路中所做的功电流在一段电路中所做的功W等于这等于这段电路中的电流段电路中的电流 I、电路两端的电压、电路两端的电压U、通电时间通

3、电时间 t 三者的乘积三者的乘积3、单位：焦、单位：焦(J)千瓦时千瓦时(kWh).1kWh3.6106J一、电功一、电功W=IUt2、公式、公式:1、定义：电场力、定义：电场力(或电流或电流)所做的功所做的功.电功普适公式电功普适公式1、定义：单位时间内电流所做的功、定义：单位时间内电流所做的功.表示电流做功的快慢表示电流做功的快慢电流在一段电路上做功的功率电流在一段电路上做功的功率P等于等于 电电流流I与这段电路两端的电压与这段电路两端的电压U的乘积的乘积3、单位：瓦、单位：瓦(W)千瓦千瓦(kW)1kW103W二、电功率二、电功率P=W/t=IU2、公式、公式:电功率普适公式电功率普适公

4、式额定功率和实际功率额定功率和实际功率额定功率额定功率:用电器在用电器在额定电压额定电压下工作的功率下工作的功率.实际功率实际功率:用电器在用电器在实际电压实际电压下工作的功率下工作的功率.几种常见家用电器的额定功率几种常见家用电器的额定功率 用电器用电器29寸彩寸彩电电电熨斗电熨斗电冰箱电冰箱微波炉微波炉台灯台灯额定电压额定电压（V）220220220220220额定功率额定功率（W）15030080010015080012004060二、电功率二、电功率输入功率和输出功率输入功率和输出功率输入功率输入功率:用电器输入端的电压与输入电流之积用电器输入端的电压与输入电流之积.输出功率输出功率:

5、用电器输出端的电压与输出电流之积用电器输出端的电压与输出电流之积.电热器水用管状电热器热水器饮水机 在真空中，电场力对电荷做正功时，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；减少的电势能转化为电荷的动能；在金在金属导体中属导体中，在电场力作用下做加速运动，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，把定向的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将剧，将电能全部转化为内能电能全部转化为内能Zx。、。、xk 三、电热三、电热1、定义、定义:电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量.电流通过导体时产生的

6、热量电流通过导体时产生的热量 与哪些因素有关呢与哪些因素有关呢?三、电热三、电热2、公式、公式:推导：推导：电能电能全部全部转化为内能：转化为内能：Q=W=IUt欧姆定律：欧姆定律：U=IRQ=I2 R t1、定义、定义:电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量.焦焦耳耳定定律律：电电流流通通过过导导体体产产生生的的热热量量Q等等于于电电流流I的的二二次次方方、导导体体的的电电阻阻R 和和通电时间通电时间 t 三者的乘积三者的乘积 焦耳定律适用于焦耳定律适用于:纯电阻电路；非纯电阻电路纯电阻电路；非纯电阻电路 纯电阻电路：纯电阻电路：只含有只含有电热元件电热元件的电路的电路（如白炽（如白炽

7、灯、电炉、电烙铁；及灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机转子被卡住的电动机）非纯电阻电路：非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或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有在发生化学反应的电解槽的电路 Q=I2R t2、公式、公式:三、电热三、电热3、单位：焦、单位：焦(J)千瓦时千瓦时(kWh).电热普适公式电热普适公式1、定义、定义:单位时间内的发热量单位时间内的发热量.四、热功率四、热功率热功率热功率P等于通电导体中电流等于通电导体中电流 I 的二次的二次方与导体电阻方与导体电阻R 的乘积的乘积P=Q/t=I2R2、公式、公式:3、单位：瓦、单位：瓦(W)千瓦千瓦(kW

8、)热功率普适公式热功率普适公式纯电阻电路纯电阻电路:电能电能 内能内能 QI2Rt WIUt=I=U/RM非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能WW其其QIUt I2RtIU/R说明：欧姆说明：欧姆定律不适用定律不适用于非纯电阻于非纯电阻电路！电路！指指某某段段电电路路在在某某段段时时间间内内消消耗耗的的全全部电能部电能!指转化为指转化为内能的那内能的那部分电能部分电能!R纯电阻电路纯电阻电路:非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能 QI2Rt WIUt=I=U/R电功电功=电热电热:W=IUt=I2RtU2t/

9、R电功率电功率=热功率热功率：P=I U=U2/R =I2R=P热热 WW 其其QIUt I2RtIU/R电功：电功：W=IUt电热：电热：Q=I2Rt电功率：电功率：P=IU热功率：热功率：P热热=I2RRM=Q电功和电功率、电热和热功率电功和电功率、电热和热功率三、电热三、电热Q定义定义:电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量.公式：公式：Q=I2Rt 单位：单位：J 焦耳定律：焦耳定律：电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量Q等于电流等于电流I的二次方、的二次方、导体的电阻导体的电阻R 和通电时间和通电时间 t 三者的乘积三者的乘积 一、电功一、电功W 定义：定义：电场力电场

10、力(或电流或电流)所做的功所做的功.公式：公式：W=IUt 单位：单位：J 1kWh=3.6106J二、电功率二、电功率P定义：定义：单位时间内电流所做的功单位时间内电流所做的功公式：公式：P=W/t=IU 单位：单位：W kW 四、热功率四、热功率P热热定义：定义：单位时间内的发热量单位时间内的发热量公式：公式：P热热=Q/t=I2R 单位：单位：W kW对纯电阻电路对纯电阻电路:电功电功=电热电热电功率电功率=热功率热功率对非纯电阻电路对非纯电阻电路:电功电功电热电热电功率电功率热功率热功率1.电功电功:IUtW=2.电功率电功率:IUtWP=3.电热电热:RtIQ2=4.热功率热功率:R

11、ItQP2=对纯电阻电路对纯电阻电路:电功电功=电热电热电功率电功率=热功率热功率对非纯电阻电路对非纯电阻电路:电功电功电热电热电功率电功率热功率热功率电功和电功率、电热和热功率电功和电功率、电热和热功率电功、电功率的计算电功、电功率的计算 1 1 1 1、用电器正常工作的条件：、用电器正常工作的条件：、用电器正常工作的条件：、用电器正常工作的条件：用电器两端的实际电压等于其额定电压用电器两端的实际电压等于其额定电压.用电器中的实际电流等于其额定电流用电器中的实际电流等于其额定电流用电器的实际电功率等于其额定功率用电器的实际电功率等于其额定功率由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条

12、由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件.灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程 2 2 2 2、用电器接入电路时：、用电器接入电路时：、用电器接入电路时：、用电器接入电路时：纯电阻用电器接入

13、电路中，若无特别说明，应认为其纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变电阻不变电阻不变电阻不变用电器实际功率超过其额定功率时用电器实际功率超过其额定功率时用电器实际功率超过其额定功率时用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁认为它将被烧毁认为它将被烧毁认为它将被烧毁.例例1：对计算任何用电器的：对计算任何用电器的电功率电功率都适用的公式是都适用的公式是()解析：解析：用电器有的是纯电阻用电器用电器有的是纯电阻用电器(例电炉、电烙铁等例电炉、电烙铁等)有的是非纯电阻用电器有的是非纯电阻

14、用电器(例电动机、电解槽等例电动机、电解槽等)只有在只有在纯电阻纯电阻用电器的前提下，才可由用电器的前提下，才可由 改写电功率的表达式改写电功率的表达式 所以，正确选项为所以，正确选项为C、D 计算计算电功率电功率的的普适公式普适公式为为:IUtWP=例例2、对计算任何用电器的、对计算任何用电器的热功率热功率都适用的公式是都适用的公式是()计算计算热功率热功率的的普适公式普适公式为为:I2RtQP=例例3、一个电动机，线圈电阻是、一个电动机，线圈电阻是0.4 ，当它两端，当它两端所加的电压为所加的电压为220V时，通过的电流是时，通过的电流是5A。这台。这台电动机每分钟所做的机械功有多少电动机

15、每分钟所做的机械功有多少?解解:电动机消耗的电功率电动机消耗的电功率P电电、电动机的发热功率、电动机的发热功率P热热、转、转化为机械能的功率化为机械能的功率P机机。三者之间遵从。三者之间遵从能量守恒定律能量守恒定律:P电电P热热+P机机由焦耳定律由焦耳定律:电动机的热功率为电动机的热功率为:P热热 I2R 消耗的电功率为消耗的电功率为:P电电IU因此电动机所做机械功的功率因此电动机所做机械功的功率:P机机P电电P热热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机机t=(IU一一I2R)t =(5220-520.4)60J=6.

16、5104J解解:据能量守恒定律得据能量守恒定律得:IUt=I2Rt+W故电动机每分钟所做的机械功为故电动机每分钟所做的机械功为:W=(IU-I2R)t =(5220-520.4)60 J =6.5104 J例例3、一个电动机，线圈电阻是、一个电动机，线圈电阻是0.4 ，当它两端，当它两端所加的电压为所加的电压为220V时，通过的电流是时，通过的电流是5A。这台。这台电动机每分钟所做的机械功有多少电动机每分钟所做的机械功有多少?1、一个电炉额定电压为、一个电炉额定电压为220V，额，额定功率为定功率为800W，如果接入，如果接入110V电电路中，实际消耗的功率为多大路中，实际消耗的功率为多大?200W2、下图所示的电路中，三电阻串联，其、下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值阻值R1=2，R=3，R=6，电路总，电路总电压为电压为U，各电阻消耗的功率分别为，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则，则 P1：P2：P3等于等于()A、2：3：6B、6：3：2 C、1：2：3D、3：2：1R1R2R3在串联电路中，功率在串联电路中，功率跟电阻成跟电阻成正比正比。A在并联电路中，功率在并联电