焦耳定律电路中的能量转化课件.ppt

1、焦耳定律电路中的能量转化焦耳定律电路中的能量转化3焦耳定律的表达式为焦耳定律的表达式为QI2Rt，此式可用于任何电路。此式可用于任何电路。4电源工作时，把其他形式的电源工作时，把其他形式的能转化为电能的功率为能转化为电能的功率为IE，等于对外输出功率等于对外输出功率IU和电源和电源内部的热功率内部的热功率I2r之和。之和。自学教材自学教材 1电功电功 (1)定义：电场力定义：电场力 所做的功。所做的功。(2)大小：等于这段电路两端的电压大小：等于这段电路两端的电压U与电路中的电流与电路中的电流I和通电时间和通电时间t三者的三者的 。(3)公式：公式：W 。(4)国际单位：焦耳，符号国际单位：焦

2、耳，符号J。(5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能。即电功是电能转化为其他形式的能的量度。形式的能。即电功是电能转化为其他形式的能的量度。移动电荷移动电荷乘积乘积UIt比值比值乘积乘积快慢快慢重点诠释重点诠释 2额定功率和实际功率额定功率和实际功率 (1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压当用电器两端电压达到额定电压U额额时，电流达到额定电时，电流达到额定

3、电流流I额额，电功率也达到额定功率，电功率也达到额定功率P额额，且，且P额额U额额I额额。(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。于其额定功率。答案：答案：BC 自学教材自学教材正比正比正比正比I2Rt比值比值I2R 4焦耳热的应用与危害焦耳热的应用与危害 (1)应用：利用电流的热效应来加热、烘干物体，应用：利用电流的热效应来加热、烘干物体，如电烙铁、电烤箱、电暖气、电炉、电饭锅、电熨斗等。如电烙铁、电烤箱、电暖气、电炉、电饭锅、电熨斗

4、等。(2)危害：减少用电器的使用寿命。危害：减少用电器的使用寿命。烧坏用电器甚至引起火灾。烧坏用电器甚至引起火灾。重点诠释重点诠释1纯电阻电路与非纯电阻电路对比纯电阻电路与非纯电阻电路对比 两种电路两种电路比较内容比较内容纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路元件特点元件特点电路中只有电电路中只有电阻元件阻元件除电阻外还包括能把电除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的能转化为其他形式能的用电器用电器 两种电路两种电路比较内容比较内容纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路欧姆定律欧姆定律服从欧姆定律服从欧姆定律I不服从欧姆定律不服从欧姆定律UIR或或I能量转化能量转化电流做功全部电

5、流做功全部转化为内能转化为内能电流做功除转化为内能电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式外还要转化为其他形式的能的能元件举例元件举例电阻、电炉丝、电阻、电炉丝、白炽灯等白炽灯等电动机、电解槽等电动机、电解槽等2电功率的计算公式电功率的计算公式PU2/R中，中，U是加在用电器上的是加在用电器上的电压，电压，R是用电器的电阻，此式可用于是用电器的电阻，此式可用于 ()A计算电冰箱的功率计算电冰箱的功率B计算电风扇的功率计算电风扇的功率C计算电烙铁的功率计算电烙铁的功率 D计算洗衣机的功率计算洗衣机的功率解析：解析：公式公式PU2/R是根据功率公式和欧姆定律推导出来是根据功率公式和欧姆定律推导出来

6、的，只能用在纯电阻电路中，故的，只能用在纯电阻电路中，故C正确，正确，A、B、D错误。错误。答案：答案：C自学教材自学教材 1电源内部的能量转化电源内部的能量转化在电源内部，通过各种作用将其他形式的能转化为在电源内部，通过各种作用将其他形式的能转化为 。2电路中的能量转化电路中的能量转化(1)纯电阻电路中：纯电阻电路中：P电电 。(2)在非纯电阻电路中：在非纯电阻电路中：P电电 。电能电能P热热P热热P其他其他 3闭合电路的功率分析闭合电路的功率分析 (1)公式表达：由闭合电路欧姆定律可得公式表达：由闭合电路欧姆定律可得IE 。(2)物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率物理意义：电源

7、把其他形式的能量转化为电能的功率IE，等于电源输出功率，等于电源输出功率 与电源内电路的热功率与电源内电路的热功率 之和。之和。IUI2rIUI2r重点诠释重点诠释图图2613在如图在如图262所示的所示的UI图像中，图像中，直线直线为某一电源的路端电压与电流为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线的关系图像，直线为某一电阻为某一电阻R的的伏安特性曲线。用该电源与电阻伏安特性曲线。用该电源与电阻R组组成闭合电路。由图像判断正确的是成闭合电路。由图像判断正确的是()A电源的电动势为电源的电动势为3 V，内阻为，内阻为0.5 B电阻电阻R的阻值为的阻值为1 C电源的输出功率为电源的输出功率为4

8、WD电源的效率为电源的效率为80%图图262答案：答案：ABC 例例1额定电压都是额定电压都是110 V，额定功率，额定功率PA100 W、PB40 W的电灯两盏，若接在电压是的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏的电路上，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电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是 ()图图263审题指导审题指导解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)两灯的电阻大小关系；两灯的电阻大小关系；(2)题目要求两灯均正常发光且电路消耗功率最小。题目要求两灯均正常发光且电路消耗功率最小。对于对于C电路，电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于

9、灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能所以可能UAUB110 V，两灯可以正常发光。，两灯可以正常发光。对于对于D电路，若变阻器的有效电阻等于电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联的并联电阻，则电阻，则UAUB110 V，两灯可以正常发光。，两灯可以正常发光。比较比较C、D两个电路，由于两个电路，由于C电路中变阻器功率为电路中变阻器功率为(IAIB)110，而，而D电路中变阻器功率为电路中变阻器功率为(IAIB)110，所，所以以C电路消耗电功率最小。电路消耗电功率最小。答案答案C (1)在串联电路中，用电器消耗的功率及两端电压在串联电路中，用电器消耗的功率及两端电压均与其电阻成正比。均与

10、其电阻成正比。(2)在并联电路中，用电器消耗的功率及流过电阻在并联电路中，用电器消耗的功率及流过电阻的电流均与其电阻成反比。的电流均与其电阻成反比。1有四盏电灯，如图有四盏电灯，如图264所示连接所示连接在电路中，在电路中，L1、L2都标有都标有“220 V，110 W”字样，字样，L3和和L4都标有都标有“220 V，40 W”字样，字样，把电路接通后最暗的是把电路接通后最暗的是 ()AL1 BL2CL3 DL4图图264答案：答案：C 例例2规格为规格为“220 V36 W”的排气扇，线圈电阻的排气扇，线圈电阻为为40，求：，求：(1)接上接上220 V的电压后，排气扇转化为机械能的功的电

11、压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；率和发热的功率；(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。电动机消耗的功率和发热的功率。审题指导审题指导解答本题时应注意以下三点：解答本题时应注意以下三点：(1)欧姆定律的适用条件。欧姆定律的适用条件。(2)机械功率、输入功率与热功率的关系。机械功率、输入功率与热功率的关系。(3)无论电机转动不转动，发热功率均为无论电机转动不转动，发热功率均为PI2R。答案答案(1)35 W1 W(2)1 210 W1 210 W 电动机电路的功率关系电动机电路的功率关系 (1)电动机的等效处

12、理：电动机是一种电动机的等效处理：电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和内能。在电路计算中，常把电动机等效和内能。在电路计算中，常把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻为阻值等于其内阻的电阻r和无电阻的转动线圈串联而成，和无电阻的转动线圈串联而成，如图如图265所示。电流通过所示。电流通过r时把电能转化为热能，而线时把电能转化为热能，而线圈把电能转化为机械能。圈把电能转化为机械能。(2)输入功率：电动机的总功率。由电动机电路的电输入功率：电动机的总功率。由电动机电路的电流和电压决定，计算公式：流和电压决定，计算公式：P总总UI。图图265图图2662

13、如图如图267所示的电路中，电源电所示的电路中，电源电压为压为60 V，内阻不计，电阻，内阻不计，电阻R2，电动机的内阻电动机的内阻R01.6，电压表的，电压表的示数为示数为50 V，电动机正常工作，求电动机的输出功率。，电动机正常工作，求电动机的输出功率。图图267答案：答案：210 W 例例3电路图如图电路图如图268甲所示，图乙中图线是电甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为器的最大阻值为15，定值电阻，定值电阻R03。图图268 (1)当当R为何值时，为何值时，R0消耗的功率最大，最大值为

14、多少？消耗的功率最大，最大值为多少？(2)当当R为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？审题指导审题指导解答本题时应把握以下三点：解答本题时应把握以下三点：(1)由由UI图像求电源的电动势和内阻。图像求电源的电动势和内阻。(2)电路中的电流最大时，电路中的电流最大时，R0消耗的功率最大。消耗的功率最大。(2)根据电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出根据电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率。功率。答案答案(1)010.9 W(2)4.5 13.3 W (1)定值电阻消耗功率最大时通过的电流一定最大。定值电阻消耗功率最大时通过的电流一

15、定最大。(2)求可变电阻消耗的最大功率时，可将固定电阻等求可变电阻消耗的最大功率时，可将固定电阻等效到电源内部处理。效到电源内部处理。(3)不要死记电路中内、外电阻相等时电源有最大输不要死记电路中内、外电阻相等时电源有最大输出功率的条件，由于题目条件的限制，不一定存在这个状出功率的条件，由于题目条件的限制，不一定存在这个状态，由电源的输出功率随态，由电源的输出功率随R的变化图线可知，外电路阻值的变化图线可知，外电路阻值越接近内电阻时，电源的输出功率越大。越接近内电阻时，电源的输出功率越大。(1)例例3中当中当R为何值时，为何值时，R消耗的功率最大，最大功率消耗的功率最大，最大功率多少？多少？(2)如果滑动变阻器的最大阻值为如果滑动变阻器的最大阻值为3，当，当R为何值时，为何值时，电源的输出功率最大，最大值多少？电源的输出功率最大，最大值多少？答案：答案：(1)10.5 9.5 W(2)3 13.2 W