文本内容:
2019-2020年高中物理第二章恒定电流第五节焦耳定律学案新人教版选修3-1【学习目标】1.理解电功和电功率的概念和公式并能进行相关计算2.掌握焦耳定律的内容3.知道电场力对自由电荷做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程【新知预习】
1.电功和电功率
①能量转化电炉通电时,能转化为能;电动机通电时,能转化为能;蓄电池充电时,能转化为能;电能转化成其他形式能的过程就是的过程,电流做功的多少电能转化为其他形式能的数量
②电功自由电荷在静电力作用下沿静电力的方向做定向移动,结果电荷的电势能,其他形式的能电流在一段电路中所做的功等于这段电路、、三者的乘积计算式为W=
③电功率电流做的功叫电功率用表示电功率,表达式为P=电流在一段电路上做功的功率P等于与这段电路的乘积
2.焦耳定律
①内容电流通过导体产生的热量跟成正比,跟导体的电阻及通电时间成这个关系最初是由实验得到的
②表达式Q=
③热功率的发热量通常称为热功率,表达式为P=【导析探究】导析一电功和电功率1.电功是电流通过一段电路时,电能转化为其他形式能(电场能、机械能、化学能或内能等)的量度2.W=qU=UIt是电功的普适式,P=UI是电功率的普适式,适用于任何电路例
1.把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路,调节变阻器,使电灯都正常发光.若两电路消耗的总功率分别为P
1、P2,两个变阻器R
1、R2消耗的电功率分别为P
1、P2,则可以判定A.P1=2P2B.P1=P2C.P1=2P2D.P1>2P2例
2.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同.如图所示为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝R
1、R2和自动开关S.
(1)当自动开关S闭合时,用电器的工作状态是处于加热状态还是保温状态?
(2)用电器由照明电路供电(U=220V),设加热时用电器的电功率为800W,保温时用电器的电功率为50W,则R1和R2分别为多大?导析二焦耳定律和热功率1.电热是电流通过导体时,电能转化为内能的量度.2.Q=I2Rt是电热的计算式,可以计算任何电路中电流I通过电阻R时在t时间内产生的热量(电热);P=I2R是热功率的计算式例
3.如图所示的电路中,电源电压保持不变,当S断开时,电流表的示数为2A,这时电阻R1消耗的电功率为12W,当S闭合后,电流表的示数为3A,问
(1)电阻R
1、R2的阻值是多少?
(2)当开关S闭合后,电阻R2在5分钟内产生的热量是多少?导析三电功和电热1.在纯电阻电路中电流通过用电器以发热为目的,例如电炉、电熨斗、电饭锅,电烙铁等这时电能全部转化为内能,电功等于电热,即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=2.在非纯电阻电路中电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的,发热不是目的,而是难以避免的电能损失例如电动机、电解槽等这时电路消耗的电能,即W=UIt分为两部分,一大部分转化为其他形式的能;另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt(电枢的电阻生热).这里W=UIt不再等于Q=I2Rt,应该是W=E其他+Q即WQ3.电功和电热是不同的物理量纯电阻电路中,电功等于电热,此时W=Q=UIt=I2Rt=;非纯电阻电路中,电功大于电热,WQ,这时电功W=UIt,电热Q=I2Rt,两式不能通用例
4.一台电风扇,内阻为20Ω,接上220V电压后,消耗功率66W,问
(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少?
(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少?转化为内能的功率是多少?电动机的效率是多少?
(3)如果接上电源后,电风扇的风叶被卡住,不能转动,这时通过电动机的电流,以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少?【当堂检测】如图,电源电压恒为U=14V,小灯泡L标有“4V 8W”,电动机的线圈电阻rM=
1.0Ω,当变阻器调到2Ω时,小灯泡与电动机均正常工作,求电动机的机械效率.。