河南省焦作市沁阳一中高中物理 第二章第五节 焦耳定律导学案 新人教版选修3-1VIP专享VIP免费

河南省焦作市沁阳一中高中物理第二章第五节焦耳定律导学案新人教版选修3-1预习自学1.电流做功的多少等于转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对的力在做功，电荷的减小，其他形式的能在增加；公式：W=，P=。2.电流通过用电器时把能全部转化为能，这样的电路叫做纯电阻电路。3.是电功的普适式，是电功率的普适式，适用于任何电路。4.是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；是热功率的计算式。5.电流做功的实质：【合作探究】一、电功和电功率思考下列问题：（1）电场力的功的定义式是什么?2）电流的定义式是什么?如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？1.电功：（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．（2）公式：W=UIt（3）单位：JkWh1kWh=3.6×610J在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。例如，在相同时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少，而且还有快慢，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念2.电功率：1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。（2）定义式：P=IU（3）单位：瓦（W）、千瓦（kW）1kW＝310W＝610W2.利用电功率的公式P=IU计算时，电压U的单位用V，电流I的单位用A，电功率P的单位就是W。3.W=qU=UIt是电功的普适式，P=UI是电功率的普适式，适用于任何电路。二．焦耳定律电流做功，消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能，于是导体发热。设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内电流通过此电阻产生的热量Q。1.焦耳定律（1）内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量,跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。2）公式：RtIQ2［说明］焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被1卡住的电动机也是纯电阻器件．非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路．2.热功率：（1）定义：导体在单位时间内发出的热量（2）公式：P热=Q/t=RI2（3）单位：WkW［说明］Q=I2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；P=I2R是热功率的计算式。3．电功率与热功率（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt=tRU2.同理P=UI=I2R=RU2.（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=E其他＋Q.（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I2Rt=tRU2；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W>Q，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。例1一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗功率66W，问：（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？（2）电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？（3）如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？23)电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻，...