高中物理 第3章 恒定电流 第3节 焦耳定律课堂互动教案 鲁科版选修3-1-鲁科版高二选修3-1物理教案VIP免费

第3节焦耳定律课堂互动三点剖析一、电功和电热的区别与联系1.功是能量转化的量度，同样，电功是电能转化为其他形式的能的量度.电热是电能转化为内能的量度.可见电功与电热是两个不同的物理量.因此电功的定义式是W＝IUt，电热的定义式是Q＝I2Rt.2.从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：W≥Q，即IUt≥I2Rt.在纯电阻电路中，如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等构成的电路，电流做功全部转化为内能，电功等于电热，欧姆定律成立，即W＝Q或IUt＝I2Rt，在计算电热和电功时，可采用W=Q=IUt=t=Pt中任一形式进行计算.在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽、给蓄电池充电等，电流做功将除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有W＞Q，或IUt＞I2Rt，此种情况下，欧姆定律不成立，电功只能用公式W＝IUt进行计算，电热只能用公式Q＝I2Rt计算.【例1】一台电动机电阻为0.5Ω，正常工作时通过的电流为20A，在10s内转化的机械能为4.2×104J.求：在这10s内电流做了功？电动机产生的热量为多少？解析：电动机正常工作时是非纯电阻用电器，电功和电热的公式不能通用.由于不知道加在电动机两端的电压，所以我们不能根据W＝IUt求电功.但我们可以先计算电热，然后再根据能量守恒求电功.电热Q＝I2Rt＝2.0×103J，现根据W＝Q＋E机，故W＝2.0×103J＋4.2×104J＝4.4×104J.答案：4.4×104J2.0×103J温馨提示在非纯电阻电路中，电功W＝IUt中的电压U≠IR，原因是加在电动机两端的电压有两个贡献：①使导体的电阻发热，②使电动机转动起来.U＝IR只对纯电阻电路成立.二、电功率和热功率的区别与联系1.区别：电功率是指输入某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积.热功率是指在这段电路上因发热而损耗的功率，其大小决定于通过这段导体中电流的平方和导体电阻的乘积.2.联系：对于纯电阻电路，电功率等于热功率，计算时可用P＝IU＝I2R＝中任一形式进行计算.对非纯电阻电路，电路消耗的电功率等于热功率与机械功率等其他形式的功率之和，即电功率大于热功率.【例2】有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电流为0.4A，若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A，求电动机正常工作时的输出功率是多大?如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大?解析：当电动机接入电压为0.2V电路时，电动机不转，此时电动机仅相当于纯电阻，设其电阻为R，由欧姆定律得：R=Ω=0.5Ω当电机接入2.0V电路中时，电动机正常工作，此时电动机消耗功率P＝U2I2＝2.0×1.0W＝2.0W电动机的电热功率P热＝I22R＝0.5W电动机的输出功率P出＝P-P热＝2.0W-0.5W＝1.5W如果正常工作时转子突然被卡住，则电动机相当于纯电阻R，其上电压即U2，所以电动机的发热功率P热′=I′2R=W＝8W.此时电机将要被烧毁.答案：1.5W8W温馨提示对这个题我们要注意两点：①是当电动机不转时就相当于一个纯电阻，欧姆定律成立.而它正常工作时就不再是纯电阻了，欧姆定律也不再成立.②是电动机的输出功率等于它消耗的电功率减去它的发热功率.三、额定功率和实际功率【例3】额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的A、B两灯，接在220V的电路中，使电灯均正常发光，能使电路消耗的电功率最小的电路是图3-3-1中的（）图3-3-1解析：两灯正常发光，两灯的实际电压等于其额定电压，由P=可知RA＜RB，根据串联分压关系，A图中有UA＜110V、UB＞110V，两灯不能正常工作，所以A错.图中A和变阻器并联后的电阻比A电阻还要小，即仍有UA＜110V、UB＞110V，所以B错.C和D图中两灯电压均有可能为110V，此时再看电路消耗的功率，C图中灯A消耗功率100W，灯B和变阻器并联后的阻值与灯A相等，所以电路消耗的总功率为200W，D图中A、B两灯并联后的阻值与变阻器相等.所以变阻器消耗的功率为140W，电路消耗的总功率为280W.答案：C温馨提示此类问题的思路分两步：①先分清哪个电路的A、B灯能正常发光，这里可以从电压、电流、电功率三个量中任一个达到其额定值，其余两个也达到额定值方面分析.②确定了正常发光的电路...