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《2020_2021学年高中物理第二章直流电路6焦耳定律电路中的能量转化学案教科版选修3_12021040626.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、优选焦耳定律 电路中的能量转化必备知识·自主学习一、探究决定导体电阻的因素比较项目电 功电功率概 念电场力移动电荷所做的功电流所做的功与做这些功所用时间的比值公 式W=IUtP==IU单 位焦耳,符号是J瓦特,简称瓦,符号是W物理意义描述电能转化为其他形式的能的多少描述电流做功的快慢二、焦耳定律 热功率为什么电视机、电风扇通电时间长了会发热?提示:由于电视机,电风扇存在电阻,电流通过时,电能转化为内能而发热。1.焦耳定律:(1)内容:电流通过导体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。-17-/17优
2、选(2)表达式:Q=I2Rt。2.焦耳热和热功率:(1)焦耳热:电流通过电阻产生的热量。(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,它在数值上等于单位时间内电阻通电所产生的热量。②公式:P热==I2R。③物理意义:表示电流发热快慢的物理量。三、电路中的能量转化闭合开关,物体上升,此过程中能量转化情况是怎样的?提示:闭合开关,物体上升过程中,电源的电能转化为物体的机械能和电动机的内能。1.在电源内部,通过各种作用,其他形式的能转化为电能。2.在外电路上,电场力做功,将电源输出的电能转化为其他形式的能。
3、(1)在纯电阻元件中,电流使电阻发热,电能全部转化为内能,电功率等于热功率,即P电=P热。(2)在非纯电阻元件中,电能要分别转化为机械能、化学能等,还有一部分转化为电阻的内能,这时P电=P热+P其他,电功率大于热功率。3.闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现:IE=IU+I2r。4.当外电路电阻R为零(短路)时,路端电压U=0,这时电流称为短路电流I0,有I0E=r。发生短路时,电源释放的能量全部在内电路中转化成内能。-17-/17优选关键能力·合作学习知识点一 电功和电功率1.纯电阻电路与非纯电阻电路的
4、比较:比较项目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元件欧姆定律服从欧姆定律,I=不服从欧姆定律,U>IR或I<能量转化电流做功,电能全部转化为电热电流做功,电能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2.电功与电热的比较:(1)电功与电热。比较项目纯电阻电路非纯电阻电路能量转化电功W=UIt=I2Rt=tW=UIt电热Q=UIt=I2Rt=tQ=I2Rt关系W=QW>Q-17-/17优选(2)电功率与热功率。比较项目纯电阻电路非纯电阻
5、电路电功率P电=UI=I2R=P电=UI热功率P热=UI=I2R=P热=I2R关 系P电=P热P电>P热 情境:讨论:(1)家用电器的铭牌是我们在购买电器时的重要参考,电冰箱和电磁炉消耗的电能哪个更多?提示:虽然电磁炉的功率大于电冰箱的功率,但是工作时间不确定,所以无法比较消耗的电能大小。(2)电冰箱和电磁炉消耗的电能转化方向是否相同?提示:电冰箱:电能一方面转化为制冷消耗,一方面散热消耗;电磁炉:电能转化为热能。【典例】规格为“220V 36W”的排气扇,线圈电阻为40Ω,求:(1)接上220V的电压后,排气扇转化为机械能的
6、功率和发热的功率;-17-/17优选(2)如果接上电源后,扇叶被卡住,不能转动,求电动机消耗的功率和发热的功率。【解析】(1)接上220V电压后,排气扇的功率为36W。根据热功率公式P热=I2R=()2×40W≈1W所以转化为机械能的功率P机=P-P热=36W-1W=35W(2)当接上220V电压后,扇叶被卡住,不能转动,此电路变为纯电阻电路,消耗的功率全部转化为热功率,所以P=P热==W=1210W答案:(1)35W 1W (2)1210W 1210W1.随着我国人民生活水平的不断提高,家庭中使用的电器越来越多,下列电器中主
7、要利用电流的热效应工作的是( )A.手机 B.电视机 C.电热水壶 D.空调【解析】选C。手机充电时是电能转化为化学能,A错误;电视机工作时,将电能转化为光能、电场能、磁场能等,B错误;电热水壶是将电能转化为内能,C正确;空调取暖时是电热器工作,电能转化为内能;制冷时是压缩机工作,将电能转化为机械能,D错误。故选C。2.(多选)(2020·某某高二检测)如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图,其中电动机内电阻r=1Ω,电路中另一电阻R=9Ω,直流电压U=180V,理想电压表示数UV=135V,电动机正以v=1
8、m/s匀速竖直向上提升某重物,g取10m/s2,下列判断正确的是( )A.通过电动机的电流是18AB.输入电动机的电功率是675W-17-/17优选C.电动机的输出功率是25WD.重物的质量是65kg【解析】选B、D。通过R的电流为:I==A=5A,A错误;电动机的输入功率
