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高中物理 5焦耳定律改动导学案 新人教版选修3-1VIP免费

高中物理 5焦耳定律改动导学案 新人教版选修3-1_第1页
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五.焦耳定律[要点导学]1.电功:(1)定义:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。电流做功的过程就是______能转化为_______能的过程。(2)计算公式:WUIt。电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。电功的单位是焦耳,简称焦,符号是(J)。2.电功率:(1)定义:单位时间内电流所做的功。表示电流做功_______。(2)计算公式:WPUIt一段电路上的电功率P等于这端电路两端的电压U和电路中的电流I的乘积。电功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是(W)。3焦耳定律:(1)定义:电流通过导体产生的热量,跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。(2)计算公式:Q=I2Rt。焦耳定律是电流热效应的实验定律,凡是要计算电热,都应首选焦耳定律。4.电功与电热的区别(1)区别:电功是从电场理论出发的概念,是电能减小的量度,所以不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路,P=IU总是成立的。电热是电路中的热现象(电流的热效应),是电能转化的一部分,焦耳定律Q=I2Rt是专门计算电热的实验定律,用Q=I2Rt来计算电热,不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路,都是适用的。(2)联系:①在纯电阻电路中,电功与电热相等,电能的减少全部转化为内能,此时有:WtRURtIIUt22PRURIIU22②在非纯电阻电路中,电功大于电热,电能的减少量等于转化为内能的部分+转化为其它形式的能的部分,即:W=IUt=I2Rt+E其它P=UI>I2R因此P=IU是计算电功的唯一形式,P=I2R是计算电热功率的唯一形式,而RU2在此没有任何实际意义(除非U是专指R两端的电压)5.额定功率和实际功率:用电器铭牌上所标的功率是额定功率,反映用电器本身消耗电能快慢(或转化电能快慢)的上限。用电器在实际电压下工作的功率是实际功率,用电器只有在额定电压下工作时的实际功率才等于额定功率。[范例精析]例1:将标有“220V,100W”和“220V,25W”字样的两个灯泡A和B串联后接入电路,为使两个灯泡都能安全使用,电路两端所加电压的最高值是多少?这时两灯的实际功率之和是多少?解析由2UPR得两灯泡的电阻值分别为用心爱心专心122220484100AAAURP22220193625BBBURP由P=IU得两灯泡一额定电流分别为100522011AAAPIU(A)25522044BBBPIU(A)因为串联两灯的电流强度相等,所以为了安全使用,电路中的实际电流应等于两灯中最小的额定电流,即有:544BII实(A)所以max5()(4841936)27544ABUIRR实(V)22max5()()(4841936)31.2544ABPIRR实(W)拓展求解用电器串联且要求均能安全使用的问题时,应把额定电流最小的用电器的额定电流作为实际电流进行计算。例2.电动玩具汽车的直流电动机电阻一定,当加上0.3V电压时,通过的电流为0.3A,此时电动机没有转动。当加上3V电压时,电流为1A,这时候电动机正常工作。求电动机正常工作时,产生的机械功率和发热功率。解析当加上0.3V电压时电动机不转动,它消耗的电能全部用来发热,此时的电动机可以看作纯电阻,可以用欧姆定律计算它的电阻R=U1/I1=0.3/0.3=1Ω当加上3V电压时,电流为1A,显然不符合欧姆定律,消耗的电能一部分发热,一部分转化为了机械能,此时电路为非纯电阻电路。消耗的电功率为:P=IU=1×3=3w发热功率P热=I2R=12×1=1w根据能量关系,产生的机械功率为:P机=P-P热=3-1=2w拓展解决此类问题,关键是要弄清电路消耗的电能转化为什么能,确定欧姆定律是否适用,分清电功和电热,搞清楚它们的关系,确定选用相应的公式,切忌生搬硬套公式。又如:如图12—5—1所示,用直流电动机来提升重物,重物的质量是50kg,电源提供的电压等于110V,不计各处的摩擦,当电动机以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流强度是5A,则电动机线圈的内阻是多大?g取10m/s2参考答案:4Ω[能力训练]1.一只普通的家用照明白炽灯泡正常发光时,通过它的电流值与下列哪一数值较为接用心爱心专心2mU电动机图12—5—1近()A.20AB.2AC.0.2AD.0.02A2.关于三个公式①P=IU;②P=I2R;③P=U2/R,下列说法正确的是()A.公式①适用于任何电路的电热功率计算B.公式②适用于任何电路的电热功...

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