选修3-1-焦耳定律课件.ppt

1、2.5焦耳定律隆昌县第一中学物理组一、电功如图一段电路两端的电压如图一段电路两端的电压为为U，通过的电流为，通过的电流为I，在，在时间时间t内通过这段电路任一内通过这段电路任一横截的电荷量横截的电荷量Itq 则则电场力做功即：电场力做功即：qUW UItW 1电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通电功：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，简称为电功常所说的电流所做的功，简称为电功2.电流在一段电路上所做的功等于这段电路两电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压端的电压U、电路中的电流、电路中的电流 I 和通电时间和通电时间 t 三三者的乘积者的乘积UItW 在国

2、际单位制中电功的单位是焦（在国际单位制中电功的单位是焦（J），），常用单位有千瓦时（常用单位有千瓦时（kWh）.1kWh3.6106J二电功率(表示电流做功的快慢表示电流做功的快慢)UItWP（）一段电路上的电功率（）一段电路上的电功率P等于这段电路两等于这段电路两端的电压端的电压U和电路中电流和电路中电流I的乘积的乘积（2）单位：在国际单位制中是瓦（）单位：在国际单位制中是瓦（W），常），常用单位还有毫瓦（用单位还有毫瓦（mW），千瓦（），千瓦（kW）1kW103W106mW三焦耳定律：1.电流通过导体时产生的热量电流通过导体时产生的热量Q等于电流等于电流I的的二次方、导体的电阻二次方、导体

3、的电阻 R 和通电时间和通电时间 t 三三者的乘积者的乘积 RtIQ22.2.电流通过电阻是产生的热量称为电热电流通过电阻是产生的热量称为电热.四.纯电阻电路和非纯电阻电路1.纯电阻电路：纯电阻电路：2.非纯电阻电路：非纯电阻电路：将电能全部都转化为内能的电路。将电能全部都转化为内能的电路。如电炉、电烙铁、电饭锅等电热器如电炉、电烙铁、电饭锅等电热器件组成的电路。件组成的电路。并非所有电能都转化为内能的电路。并非所有电能都转化为内能的电路。如电路中含有电动机在转动或有电池如电路中含有电动机在转动或有电池充电的电路。充电的电路。四.纯电阻电路和非纯电阻电路2.电功和电热的关系电功和电热的关系（1

4、 1）纯电阻电路中：）纯电阻电路中：W=QW=Q，即即IUt=IIUt=I2 2RtRt，有有I=U/RI=U/R（欧姆定律成立）（欧姆定律成立）因此因此计算电功和电热时：计算电功和电热时：W=Q=Pt=IUt=IW=Q=Pt=IUt=I2 2Rt=URt=U2 2t/Rt/R 计算电功率和热功率时：计算电功率和热功率时：P=IU=IP=IU=I2 2R=UR=U2 2/R/R 四.纯电阻电路和非纯电阻电路2.电功和电热的关系电功和电热的关系3.白炽灯及不转动的电动机是纯电阻器件白炽灯及不转动的电动机是纯电阻器件（2 2）非纯电阻电路中：）非纯电阻电路中：WQWQ，即即IUtIIUtI2 2R

5、tRt，有有IU/RIU/R 欧姆定律不成立，欧姆定律不成立，说明欧姆定律不适说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路！用于非纯电阻电路！计算电功时，只能用计算电功时，只能用:W=IUt=Pt:W=IUt=Pt；计算电功率时，只能用计算电功率时，只能用:P=IU:P=IU 计算电热时，只能用计算电热时，只能用:Q=I:Q=I2 2RtRt；计算电热率时，只能用计算电热率时，只能用:P=I:P=I2 2R R 动动脑筋!如右图所示的电路，若将玩具电动机卡住，电流表的示数如何变化？解释：电动机转动时，电路为非纯电阻电路，有I非I非。电流变示数变大。例题例题2：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（对计算

6、任何用电器的电功率都适用的公式是（）RIP2RUP2UIP tWP CD CD探究实验：探究实验：给你玩具电风扇给你玩具电风扇1台、干电池台、干电池2节、电压表和电流节、电压表和电流表各表各 1 只、导线若干。只、导线若干。请你设法测出电风扇的请你设法测出电风扇的内阻内阻，以及电风扇，以及电风扇工工作时作时总功率总功率(电功率）电功率）和和输出的机械功率输出的机械功率。探究实验解答：探究实验解答：1.1.如右图所示将电路连接好；如右图所示将电路连接好；2.2.闭合开关，让电动机转动，读出此闭合开关，让电动机转动，读出此时的电压时的电压U U1 1和电流和电流I I1 1；3.3.将电动机的转子

7、卡住，闭合开关，将电动机的转子卡住，闭合开关，读出此时的电压读出此时的电压U U2 2和电流和电流I I2 2；则电；则电动机的内阻动机的内阻r=Ur=U2 2/I/I2 2。4.4.电动机工作是的总功率电动机工作是的总功率P=IP=I1 1 U U1 1，机械功率机械功率P P机机=I=I1 1 U U1 1-I-I1 12 2 r r =I =I1 1 U U1 1-I-I1 12 2 （U U2 2/I/I2 2 ）内出总内内出总三个功率关系：内电阻功率：外电路功率：电源总功率：PPP)(IUIP)()(EUIP)(EIP)(222drcrRRba四、四、1、电源的输出功率随外电阻变化的

8、讨论电源的输出功率随外电阻变化的讨论电源的总功率电源的总功率P P总总=IE=IE内耗功率：内耗功率：P P内内=I=I2 2r r输出功率：输出功率：P P出出=P-P=P-P内内=IE-I=IE-I2 2r=I Ur=I U外外=I=I2 2 R R外外当外电阻为纯电阻电路时当外电阻为纯电阻电路时当当R外外=r时时,P出出最大，且最大值为最大，且最大值为 P出出m=E24r(R外外+r)2=E2+4r(R外外-r)2R外外P出出=I2R外外=E2R外外由图可知由图可知:同一功率对同一功率对应着两个电阻值应着两个电阻值,两个两个电阻值之间有何关系呢电阻值之间有何关系呢?结论结论:电源的效率随外电阻的增大而增大电源的效率随外电阻的增大而增大2.电源的效率电源的效率%100总出PP%100EU外对纯电阻电路对纯电阻电路,电源的效率为电源的效率为:%100)(22rRIRI%100rRR%10011Rr 例题：例题：已知如图，已知如图，E E=6V=6V，r r=4=4，R R1 1=2=2，R R2 2的变化范围是的变化范围是0 01010。求：。求：电源的最大输出功率；电源的最大输出功率；R R1 1上消耗的最大功率；上消耗的最大功率；R R2 2上消耗的最大功率。上消耗的最大功率。E rR2R1 2.25W2.25W；2W2W；1.5W 1.5W。