教科版_选修3-1_ 第二章 直流电路 _ 6. 焦耳定律 电路中的能量转化课件32张PPT

1．从能量转化的角度理解电功和电 功率。 2．掌握焦耳定律，明确电功和电 热的区别。 3．知道纯电阻电路和非纯电阻电路。 [读教材·填要点] 1．电功和电功率 (1)电功： ①实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，把 转化为 的能。 电能 其他形式 ②公式的推导：由 电功W＝ W、I、U、t的单位分别为焦耳(J)、 、 、 。 IUt 安培(A) 伏特(V) 秒(s) 快慢 单位时间 IU 瓦特(W) 2．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟 的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成 。 (2)表达式：Q＝ 。 电流 正比 I2Rt I2R [试身手·夯基础] 1．电流通过一段电路时，自由电荷在电场力的作用下发 生_____，_____对自由电荷做功。设一段电路两端 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面的电荷量为_____(图2－5－1)，这相当于在时间t内将电荷q由这段电路的一端移动到另一端。从上一章讲的可知，电场力所做的功W＝_____，而q＝It，所以W＝_____。 图2－5－1 答案：定向移动　电场力　It　qU　UIt 2．电流强度是2 A的恒定电流，通过阻值是100 Ω的纯电 阻，在5 min内消耗的电能是_____焦耳。 解析：由Q＝I2Rt可得： Q＝22×100×5×60 J＝1.2×105 J。 答案：1.2×105 3．一台功率为400 W 的洗衣机，工作电压是220 V，连 续工作0.5 h，洗衣机的工作电流是_____A，所消耗的电能为_____J。 答案：1.82　7.2×105 1．电功 电路中保持持续电流的过程，就是静电力移动自由电荷不断做功的过程。静电力做了多少功(也说电流做了多少功)，就有多少电能转化为其他形式的能，因此说电功是电能转化为其他形式的能的量度。 2．电功与电热 电功是从电场理论出发的概念，是减少的电势能的量度，因此不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，W＝UIt(P＝UI)都是成立的。电热是电流流经电路时，在电路中引起的发热现象，焦耳定律是专门计算电热的公式：Q＝I2Rt(P＝I2R)。 3．电路中功率关系 无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率都等于各电阻消耗的功率之和。 1．额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V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图2－5－2中的哪一个 (　　) 图2－5－2 [解析]　若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110 V，对A电路，因为RA＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110 V，B灯将被烧坏；对B电路UB＞U并，B灯将被烧坏；对C电路，RA可能等于B灯与变阻器并联后的电阻，所以UA可能等于UB，等于110 V，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为200 W，对D电路，变阻器可能等于两灯并联后总电阻，可能有UA＝UB＝U并＝110 V，两灯可能正常发光，且电路中消耗总功率为280 W。 [答案]　C 1．纯电阻电路和非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：电流通过导体时，电能全部转化为内能的电路，如电炉、白炽灯等的电路。 (2)非纯电阻电路：电流通过导体时，仅有一部分电能转化为内能的电路，如电动机等的电路。 2．两种电路的比较 　　　两种电路 比较内容　　　 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器 欧姆定律 服从欧姆定律 不服从欧姆定律 　　　两种电路 比较内容　　　 纯电阻电路 非纯电阻电路 能量转化 电流做功全部转化为电热 电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 对于纯电阻电路和非纯电阻电路，判断方法是从能量转化的角度区分，而不能简单地认为只要有电动机的电路就是非纯电阻电路。当电动机不转动时，消耗的电能全部转化为内能，此时它就是一个纯电阻。当电动机转动时，消耗的电能转化为机械能和内能，此时电路才是非纯电阻电路。 ... ...