第第3节 焦耳定律焦耳定律第三章第三章 恒定电流恒定电流 请大家大家举例利例利用用电能的例子，能的例子，并并阐明明这些些电能能如何如何转化化为其他其他方式的能量的？方式的能量的？萤光灯：光灯：转化化为电能光能电饭煲： 转化化为电能内能电风扇：转化为 电能机械能蓄蓄电池充池充电：转化化为 电能化学能化学能1、电饭煲电饭煲是将是将电电能能转转化化为为内能内能2、萤萤光灯是将光灯是将电电能能转转化化为为光能光能3、电风电风扇是将扇是将电电能能转转化化为为机械能机械能4、蓄、蓄电电池充池充电电是将是将电电能能转转化化为为化学能化学能v从以上分析可以得出：从以上分析可以得出：v这些用些用电器都耗器都耗费了了电能能, ,其其过程程实践上就是践上就是将将 转化化为 的的过程。程。 电能其它方式能量 1.电能v小小实验P58迷他迷他实验室室v小风车转了起来，这是由于电能转化为内能、光能，部分内能再转化为小风车的机械能。电能转化为其他方式能的过程就是电流做功的过程。耗费了多少电能，电流就做了多少功。v从微观上看，当接通电路时，电路内就建立起了电场，自在电荷在电场力的作用下定向运动而构成电流，这时电场力对自在电荷做了功，这就是我们常说的电功。v1关于电功的说法中错误的选项是()vA导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功vB电流做功的过程，就是电能转化为其他方式的能的过程vC电流做功耗费的能量，由电源供应vD电功就是电能D解析：根据电功的定义及特点，可以判别A、B、C均正确，电功是电能转化为其他方式的能的量度，功和能是不同的概念，D错，应选D.一、电能如图一段电路两端的电压为如图一段电路两端的电压为U U，经过的电，经过的电流为流为I I，在时间，在时间t t内经过这段电路任一横截内经过这段电路任一横截的电荷量的电荷量那么电场力做功即：那么电场力做功即：1电功：在一段功：在一段电路中路中电场力所做的功，也就力所做的功，也就是通常所是通常所说的的电流所做的功，流所做的功，简称称为电功功电流在一段流在一段电路上所做的功等于路上所做的功等于这段段电路路两端的两端的电压U、电路中的路中的电流流I和通和通电时间t三者的乘三者的乘积在国在国际单位制中位制中电功的功的单位是焦位是焦J，常用常用单位有千瓦位有千瓦时kWh.1kWh3.6106JW=UItW=UIt2电功率：功率：单位位时间内内电流所做的功流所做的功一段一段电路上的路上的电功率功率P P等于等于这段段电路两路两端的端的电压U U和和电路中路中电流流I I的乘的乘积电功率表示功率表示电流做功的快慢流做功的快慢单位：在国位：在国际单位制中是瓦位制中是瓦W，常，常用用单位位还有毫瓦有毫瓦mW，千瓦，千瓦kW兆瓦兆瓦(MW)1kW103W106mW=10-3MW额定定功功率率和和实践践功功率率：用用电器器铭牌牌上上所所标称称的的功功率率是是额定定功功率率，用用电器器在在实践践电压下下任任务的功率是的功率是实践功率践功率用用电器器只只需需在在额定定电压下下任任务实践践功功率率才才等等于于额定功率定功率几种常几种常见家用家用电器的器的额定功率定功率 用电路用电路29吋彩吋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V220220220220220额定功率额定功率W12015030080010015080012002560vvP P P P额额额额是个定是个定是个定是个定值值值值，P P P P实实实实是个是个是个是个变值变值变值变值。 P P P P额额额额PPPP实实实实。焦耳简介詹姆斯普雷斯科特焦耳JamesPrescottJoule；1818年12月24日1889年10月11日，英国物理学家，出生于曼彻斯特近郊的沙弗特Salford。由于他在热学、热力学和电方面的奉献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章CopleyMedal。后人为了留念他，把能量或功的单位命名为“焦耳，简称“焦；并用焦耳姓氏的第一个字母“J来标志热量。二、焦耳定律实验定律二、焦耳定律实验定律1 1、内容：、内容：、内容：、内容：电电电电流流流流经过导经过导经过导经过导体体体体产产产产生的生的生的生的热热热热量量量量跟跟跟跟电电电电流的二次方成正比，跟流的二次方成正比，跟流的二次方成正比，跟流的二次方成正比，跟导导导导体的体的体的体的电电电电阻成正比，跟通阻成正比，跟通阻成正比，跟通阻成正比，跟通电时间电时间电时间电时间成正比成正比成正比成正比2、定、定义义式：式：QI2Rt3、适用于一切适用于一切电电路路 纯电纯电阻阻电电路、非路、非纯电纯电阻阻电电路路 中中电热电热的的计计算。算。焦耳定律适用于焦耳定律适用于纯电阻阻电路，也适用于非路，也适用于非纯电阻阻电路路 纯电阻阻电路：只含有路：只含有电阻的阻的电路、如路、如电炉、炉、电烙烙铁等等电热器件器件组成的成的电路，白路，白炽灯及灯及转子被卡住的子被卡住的电动机也是机也是纯电阻器件阻器件 非非纯电阻阻电路：路：电路中含有路中含有电动机在机在转动或有或有电解槽在解槽在发生化学反响的生化学反响的电路路 2.焦耳定律v在只含电阻的纯电阻电路中 ，由可推得：v2其他其他v22非非纯电阻阻电路路纯电阻阻电路路探求探求实验： 给他他玩玩具具电风扇扇1台台、干干电池池2节、电压表和表和电流流表各表各 1 只、只、导线假假设干。干。 请他他设法法测出出电风扇扇的的直直流流电阻阻，以以及及电风扇工扇工作作时总功率功率(电功率和功率和输出的机械功率。出的机械功率。运运行情况行情况物理物理量量电电压压U（V）电电流流I（A）电电阻阻R（）总功率总功率电功率电功率（UI）（W）热功率热功率 I2R（W）机械功率机械功率UI I2R （W）转动转动3 0.08 0.240.192 0.048卡卡住住30.130 0.3 0.3 030纯电阻阻电路路: : 电能能 内能内能 QI2Rt WUIt=I=U/RM非非纯电阻阻电路路: :电能能 内能内能+ +其它方式的能其它方式的能WW - QQUIt I2RtIU/R阐明：欧姆阐明：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！指指某某段段电路路在在某某段段时间内内耗耗费的的全全部部电能能! ! 指指转化化为内能的那内能的那部分部分电能能! !纯电阻电路纯电阻电路: : 非纯电阻电路非纯电阻电路: :电能能 内能内能电能能 内能内能+ +其它方式的能其它方式的能 QI2Rt WUIt=I=U/R电功功 = = 电热 ：W=Q = UIt =I2Rt=U2t/R电功率功率= =热功率：功率：P =PP =P热 = UI = I2R = U2/R = UI = I2R = U2/RMWW - QQUIt I2RtIU/R电功：功：W=UIt电热：Q=I2Rt电功率：功率：P=UI热功率：功率：P热=I2R电功等于功等于电热电功大于功大于电热热功率：功率：单位位时间内内导体的体的发热功率叫做功率叫做热功率功率热功率等于通功率等于通电导体中体中电流流I I 的二次方与的二次方与导体体电阻阻R R 的乘的乘积 3电功率与功率与热功率功率 1区区别：功率是指某段：功率是指某段电路的全部路的全部电功率，功率，或或这段段电路上耗路上耗费的全部的全部电功率，决功率，决议于于这段段电路两端路两端电压和和经过的的电流流强度的乘度的乘积； 热功率是指在功率是指在这段段电路上因路上因发热而耗而耗费的功率的功率决决议于于经过这段段电路路电流流强度的平方和度的平方和这段段电路路电阻的乘阻的乘积 2联络：对纯电阻阻电路，路，电功率等于功率等于热功率；功率；非非纯电阻阻电路，路，电功率等于功率等于热功率与功率与转化化为除除热能外其他方式的功率之和能外其他方式的功率之和电功与功与电热1 1、纯电纯电纯电纯电阻阻阻阻电电电电路：路：路：路：WWUItUItI2RtI2RtP PUIUII2RI2RQ QI2RtI2RtUItUItWW2 2、非、非、非、非纯电纯电纯电纯电阻阻阻阻电电电电路：含有路：含有路：含有路：含有电动电动电动电动机、机、机、机、电电电电解槽的解槽的解槽的解槽的电电电电路，欧路，欧路，欧路，欧姆定律不再适用姆定律不再适用姆定律不再适用姆定律不再适用电电功功功功WWUItI2RtUItI2Rt电电功率功率功率功率PPUII2RUII2R电热电热QQI2RtUItI2RtUIt例例2、加加在在某某台台电动机机上上的的电压是是U，电动机机耗耗费的的电功功率率为P，电动机机线圈圈的的电阻阻为r，那那么么电动机机线圈上耗圈上耗费的的热功率功率为APBU2/rCP2r/U2DPP2r/U2非非纯电阻阻电路中路中计算算电功率只能用功率只能用P=UI，热功率只能用功率只能用P热=I2RC例例3、某一用直流、某一用直流电动机提升重物的安装如机提升重物的安装如下下图重物的重物的质量量m50kg，电源源电动势110V不不计内阻及各内阻及各处的摩擦，当的摩擦，当电动机以机以v0.90ms的恒定速度向上提升重物的恒定速度向上提升重物时，电路中的路中的电流流强度度I5A，由此可知，由此可知电动机机线圈的圈的电阻阻R。答案：答案：4典型例题典型例题v例例4 4、把、把标有有“220V100W“220V100W的灯泡接到的灯泡接到220V220V的的电路中，路中，经过灯灯丝的的电流流I I和和实践功率各有践功率各有多大？假多大？假设接到接到110V110V的的电路中路中结果又怎果又怎样？假定灯假定灯丝的的电阻不阻不变。解：灯泡的解：灯泡的电阻阻R=U2/P=2202/100=4841灯泡接灯泡接220V时，经过灯灯丝的的电流流I=U/R=220/484A=0.45A实践功率践功率P=UI=220220/484W=100W2灯泡接灯泡接110V时，经过灯灯丝的的电流流I/=U/R=110/484A=0.23A实践功率践功率P/=U/I/=110110/484W=25WI额额=P额额/U额额 =1000/220A 4.5A例例5：规格格为“220V，1000W的的电炉，求：炉，求：1.电炉正常任炉正常任务时，经过电阻阻丝的的电流流2.电炉的炉的电阻阻2.电炉的炉的电阻：阻：R=U额2/P额=2202/1000解：解：1.由由P=UI知，知，电炉正常任炉正常任务时：=48.4例例6 6：对计算任何用算任何用电器的器的电功率都适用功率都适用的公式是的公式是 解析：电功率计算的普通公式为电功率计算的普通公式为用用电器有的是器有的是纯电阻用阻用电器例器例电炉、炉、电烙烙铁等有的是非等有的是非纯电阻用阻用电器例器例电动机、机、电解解槽等槽等只需是在纯电阻用电器的前提下，才可由只需是在纯电阻用电器的前提下，才可由 改写电功率的表达式改写电功率的表达式 所以，正确所以，正确选项为C C、D D v例例7、有一个直流电动机，把它接入、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是是0.4A，假设把它接入，假设把它接入2V电压的电路中，电动电压的电路中，电动机正常任务，任务电流是机正常任务，任务电流是1A。求：。求：v1电动机正常任务时的输出功率。电动机正常任务时的输出功率。v2如在正常任务时，转子忽然被卡住，此时如在正常任务时，转子忽然被卡住，此时电动机的发热功率多大？提示：电动机在电电动机的发热功率多大？提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器路中转子不转动时为纯电阻用电器n答案：答案：1.5W，8W例例8、如下、如下图的的电路中，路中，电源源电动势6V，内阻内阻r1，M为不断流玩具不断流玩具电动机，其机，其电枢枢电阻阻R1=2，限流，限流电阻阻R2=3，电压表表示数示数为3.6V，求玩具，求玩具电动机得到的机得到的电功率功率和和转化化为机械能的功率机械能的功率答案：答案：2.16W，1.44W三三 身边的电热身边的电热v、请大家举例身边的电热。v、阅读课本 “身边的电热。3.身边的电热小小结：电功电功 电功率电功率 热功率热功率 焦耳热焦耳热