2017-2018学年高中物理 第二章 直流电路 第8讲 焦耳定律 电路中的能量转化学案 教科版选修3-1.doc

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1、第8讲焦耳定律电路中的能量转化[目标定位]　1.知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别.4.明确闭合电路中的功率及能量转化．一、电功和电功率1．电功(1)定义：电场力移动电荷所做的功．(2)定义式：W＝UIt.(3)单位：国际单位制：焦耳，符号：J．(4)实质：电能转化为其他形式的能．(5)适用条件：任何电路．2．电功率电流所做的功与做这些功所用时间的比值．(1)定义：单位时间内电流所做的功．(2

2、)公式：P＝＝IU．(3)单位：国际单位制：瓦特，符号：W．(4)物理意义：表示电流做功的快慢．(5)适用条件：任何电路．12深度思考(1)两个电阻串联，功率和电阻存在什么关系？(2)两个电阻并联，功率和电阻存在什么关系？答案　(1)由P＝I2R知，串联电阻的功率与电阻成正比．(2)由P＝知，并联电阻的功率与电阻成反比．例1　将两个定值电阻R1、R2并联在电压为U的电源两端，R1消耗的功率为P1，R2消耗的功率为3P1，当把它们串联在电压为4U的电源两端时，下列说法正确的是(　　)A．R1两端的电压为UB

3、．R2消耗的功率变小C．通过R2的电流变小D．两个电阻消耗的总功率为12P1解析　当R1、R2并联在电压为U的电源两端时，两电阻两端的电压为U，根据P＝IU，功率之比等于电流之比，根据并联电路电流和电阻的关系，可知：R1＝3R2；当把它们串联在电压为4U的电源两端时，电路中的电流I＝＝，故通过R2的电流不变，电压不变，所以R2的电功率不变，仍为3P1，故B、C错误；R1两端的电压U1＝IR1＝×3R2＝3U，故A错误；两个电阻消耗的总功率P＝U′I＝4U·＝12P1，故D正确．答案　D二、焦耳定律　热功率

4、1．焦耳定律：(1)内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比．(2)表达式：Q＝I2Rt．(3)焦耳热：电流通过电阻而产生的热量．(4)适用条件：任何电路．2．热功率(1)定义：电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值，即单位时间内电阻通电所产生的热量．12(2)表达式：P热＝＝I2R．(3)适用条件：任何电路．深度思考电风扇、电冰箱消耗的电能等于I2Rt吗？电风扇、电冰箱消耗的电能转化成什么形式的能量？答案　不等于；电风扇、电冰箱消耗电能没有全部转化为热

5、能，有大部分转化为机械能，小部分转化为电热．12例2　一台电动机，额定电压为100V，电阻为1Ω.正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为(　　)A．500WB．25WC．1000WD．475W解析　电动机的热功率P热＝I2r＝52×1W＝25W，B正确，A、C、D错误．答案　B三、电路中的能量转化1．电源是将其他形式的能转化为电能的装置，电源转化为电能的功率IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和，即：IE＝IU＋I2r．2．纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路

6、能量转化情况电功和电热的关系W＝Q即IUt＝I2Rt＝tW＝Q＋E其他UIt＝I2Rt＋E其他电功率和热功率的关系P＝P热，即IU＝I2R＝P＝P热＋P其他即IUt＝I2R＋P其他欧姆定律是否成立U＝IR　I＝成立U＞IR　I＜不成立例3　如图1所示的电路中，电源电压为60V，内阻不计，电阻R＝2Ω，电动机的内阻R0＝1.6Ω，电压表的示数为50V，电动机正常工作，求电动机的输出功率．12图1解析　电动机正常工作时，电动机两端的电压U0＝50V，此时通过电路中的电流：I＝＝＝5A，电动机的输出功率P出＝U

7、0I－I2R0＝210W.答案　210W电动机的功率电动机的总功率(输入功率)：P入＝UI电动机的热功率P热＝I2r.电动机的输出功率(机械功率)：P出＝UI－I2r电动机的效率：η＝＝＝1－.说明：注意区分电动机的几种功率，从能量守恒角度去分析和考虑电动机问题．例4　如图2所示的电路中，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，电动机的电阻R0＝1.0Ω，定值电阻R1＝1.5Ω.电动机正常工作时，电压表的示数U1＝3.0V，求：图2(1)电源释放的电功率；(2)电动机消耗的电功率及将电能转化为机械能的功率

8、；(3)电源的输出功率．解析　(1)电动机正常工作时，总电流为I＝＝A＝2A，电源释放的电功率为P释＝EI＝10×2W＝20W.(2)电动机两端的电压为U＝E－Ir－U1＝(10－2×0.5－3.0)V＝6V.12电动机消耗的电功率为：P电＝UI＝6×2W＝12W.电动机消耗的热功率为：P热＝I2R0＝22×1.0W＝4W.根据能量守恒得P机＝P电－P热＝(12－4)W＝8W.(3)电源的输出功率为P出＝P释－P内＝P释－I2