电功、电功率、焦耳定律习题课.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,习题课,第六章 电功率,1,一、电 功,1.,电功：,下图表明，电流是可以做功的。这时，电动机消耗电能，同时，砝码的机械能增加，在这个过程中，电能转化为机械能。,2,1.,电 功,电流通过电灯、电炉等用电器时都要做功。,电流做功，电灯发光。,电流做功，电炉发热。,电流做功，电扇转动。,电流做功，电车开动。,3,电能转化为其他形式的能,电流不仅通过电动机时做功，通过电灯、电炉等用电器时都要做功，电流通过电炉时发热，电能转化为热能。电流通过电灯时灯丝灼热发光，电能转化为热能和光能。,电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。,4,1.,电 功,研究表明,：,电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电流所做的功叫做,电功,。,如果电压,U,的单位用伏特,，,电流,I,的单位用安培，时间,t,的单位用秒，电功,W,的单位就是焦耳。计算电功的公式是：,W,=,U I t,这就是说，电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的,乘积,。,5,2.,电 能 表,电功通常用,电能表来测定,。,把电能表接在电路中，电能表的记数器上前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。,6,1KWh,电的作用,电炉炼钢,1.6Kg,生产化肥,0.7Kg,7,1KWh,电的作用,采掘原煤,105Kg,电车行驶,0.85km,8,1KWh,电的作用,一次灌溉麦田,330m,2,机织棉布,11m,9,二、电功率,1.,电功率,：,为了表示电流做功的快慢，物理学中引入了电功率的概念。,电流在单位时间内所做的功叫做电功率。,公式,：,P=W/t=U I,上式表明，电功率等于电压与电流的乘积。,电功率的单位：瓦特（,W,），还有千瓦（,KW,）,1KW=1000W,10,2.,额定功率,额定功率,用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）,用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）,实际电压,用电器实际工作时的电压,实际功率,用电器在实际电压下的功率,实际功率与额定功率的关系,实际电压,大于,等于,小于,额定电压,实际功率,大于,等于,小于,额定功率,影响寿命,正常工作,不能正常工作,额定电压,11,特点 物理,比较 概念,电功,电功率,概念,意义,公式,单位,测量方法,联系,电流在单位时间内所做的功,电流做功多少,电流做功快慢,W,=,UIt,P=UI,焦耳 千瓦时,瓦特 千瓦,用电能表直接测量,用伏安法间接测量,W=P t,电流所做的功,电功和电功率的区别和联系,12,三、实验：测定小灯泡的功率,原理：,电路图,P=UI,13,三、实验：测定小灯泡的功率,(U,额,=2.5V),实验器材,：,14,三、实验：测定小灯泡的功率,(U,额,=2.5V),连接实验电路：,15,三、实验：测定小灯泡的功率,(U,额,=2.5V),测量数据如下表，实验数据的处理：,2.5,0.3,0.75,3,0.35,1.05,2,0.24,0.48,正常,较亮,较暗,16,四、关于电功率的计算,例题,1,、,“,PZ22025”,的灯泡，接在,220V,的电路中，通过灯泡的电流有多大？这个灯泡的电阻有多大？“,PZ220V60”,的灯泡呢？,解：,对“,PZ22025”,的灯泡：,电流,电阻,对“,PZ22060”,的灯泡：,电流,电阻,17,四、关于电功率的计算,例题,2,、“,PZ22025”,的灯泡，接在,210V,的电路中，实际发出的功率是多大？接在,230V,的电路中，实际发出功率又是多大？,“PZ22025”,的灯泡接在,210V,的电路中：,电流,功率,“PZ22060”,的灯泡接在,230V,的电路中：,电流,功率,电阻,R=U,2,/P=(220V),2,/25W=1936,欧,=2000,欧,解：“,PZ22025”,的灯泡的内电阻,18,五、焦耳定律,灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，为什么电线的发热却觉察不出来？,电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾，这是为什么？,家庭电路中使用功率过,大的用电器可能引起火灾,19,实验：焦耳定律,20,焦耳定律,电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。,这个规律叫做,焦耳定律。,焦耳定律可以用公式,Q=I,2,Rt,来表示。,公式中电流,I,的单位要用安培，电阻,R,的单位要用欧姆，通电时间,t,的单位要用秒,，,这样热量,Q,的单位就是焦耳,。,21,例题：一根,60,的电阻丝接在,36V,的电源上，在,5min,内共产生多少,热量？,焦耳定律,先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量。,解：,Q,=,I,2,Rt,=(0.6),2,60300J=6480J,22,焦耳定律可以根据电功的公式和欧姆定律的公式推导出来。,焦耳定律,证明：,电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有转化为其他形式的能量，也就是电流所做的功全部用来产生热量，那么，电流产生的热量,Q,就等于电流所做的功,W,，即,Q=W=U I t,，,再根据欧姆定律,U=IR,，,就得到,Q=I,2,R t,。,23,怎样理解,焦耳定律,焦耳定律定量地描述了电能向热能转化的规律，用公式,Q=I,2,Rt,来表示，适用于任何电路。,在电流所做的功全部用来产生热量时，焦耳定律可根据电功公式,W=UIt,和欧姆定律 导出：,Q=W=UIt=,，这里的条件是电功全部用来产生电热，上述公式才成立，所以，它们只适用于纯电阻电路。在纯电阻电路中，在不同的情况下，选用不同的公式去解决问题会更简便。,24,六、电热的作用,常见的电热器：,25,六、电热的作用,1.,电热的利用：,电热器是利用电来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅电烤炉等都是常见的电热器。,电热器的主要组成部分是,发热体,，,发热体是由,电阻率大，熔点高,的电阻丝绕在耐高温的绝缘材料上做成的。,电热器的优点：利用电热器清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。,26,2.,防止电热的危害：,在电动机里，电流主要用来做,机械功，但电动机里的导线有电阻，,也要产生热量，使导线的温度升高，,温度超过绝缘材料的耐热温度，绝,缘材料会迅速老化，甚至可能烧坏。,这就需要考虑如何加快散热。有的,电动机里装有风扇，外壳做成如图,形状，都是为了加快散热。,六、电热的作用,27,2.,防止电热的危害：,收音机、电视,机也要考虑散热，,所以在机壳上都有,散热孔。,六、电热的作用,28,电功,：,W=UIt,对纯电阻电路,I=U/R,或,W=I,2,R t,P,=,W,/,t,P=UI,对纯电阻电路,I=U/R,P=U,2,/R,或,P=I,2,R,电功率：,衡量快慢,电热,能量转化,对纯电阻电路,Q=W,Q=w=,UIt,Q=w=P t,普遍适用,Q=I,2,Rt,焦耳定律,29,掌握理解：,我们讨论,W,、,P,或,Q,时，总是就某一段电路或某一用电器来说的，所以式中的,U,、,I,和,R,都应是该电路或用电器上的量，即应,“,三量同时,、,三量一体,”。,这是解题关键,30,例题：将一个规格是,“,PZ220,40,”,的白炽灯接在,220V,的电路上，通过灯泡的电流是多大？这时灯泡的电阻有多大？这个灯正常发光,1,小时，耗电多少焦耳？,解：接在,220V,的电路中，灯,正常发光,，,P,实际,P,额定,40,瓦,W,Pt,40W,3600s,1.44,10,5,J,根据,P,UI,，得,I,P/U,40,瓦,/220,伏 安,2,11,=0.18A,根据欧姆定律：,R,U/I,=,1210,欧,220V,2,11,A,答：,31,（）如果改接在,242V,的电路中，实际功率是多大？,电压变大，电流也变大，灯泡的,电阻不变,I,U,/R,242V/1210,欧,0.2A,P,U,I,242V,0.2A,48.4,瓦,同一灯泡,接在,不同电路,中，电流、电压、电功率都可能不同，但是灯泡的,电阻,保持不变,问题的,结果,一定要用,小数,表示，,过程量,要用,分数代入,，,电流,结果保留,两位,小数。,32,1,：加在灯泡两端电压为,12V,，通过的电流为,5,安，则灯泡的电功率是多少？,练习：,2,：灯丝电阻为,440,欧的灯泡，把它接在,220V,电压的电路中，灯泡的电功率是多少？,解：,P=UI=,12V,5A=60W,答：,灯泡的电功率是,60W.,解：,I=U/R,=220,伏,/440,欧,=0.5,安,P=UI,=220V,0.5A=110W,答：,灯泡的电功率是,110W.,33,例题：,如图：一个,R,1,=3,的,电灯和一个,R,2,=6,的,电阻串联在,U=9v,的电路上，已知灯上电压 为,U,1,=3V,，电流,I,1,=1A,，电阻上的电压,U,2,=6V,，电流,I,2,=1A,，求：,10,秒内电流经过电灯时所做的电功。,解：,9V,解法,1：,W,1,=U,1,I,1,t,=3V,1A,10s,=30J,2,：,W,1,=I,2,1,R,1,t=1A,2,3,10s,=30J,3,：,W,1,=U,2,1,t/R,1,=(3v),2,10,s,/,3,=30J,U1,R1,I1,34,思考：,按,W=U I t=9V,1A,10s=90 J,，这里的,W,是电流通过哪一部份电路所做的电功？,9V,35,小结,：,解这一类题的关键是,U,、,I,、,R,与所求,W,或,P,的主体的对应，即必须,“三量同时、三量一体”。,而把所有已知量准确标在电路示意图上，是一个减小失误的好方法！,36,练习一,:,电阻,R,1,与,R,2,串联后接在电压是,64V,的电路中,电阻,R,2,两端的电压为,24V,电阻,R1=40,求：,通电,5,分钟，电流通过,R,2,所做的电功。,R,1,上的电功率,37,小 结：,求电功、电功率、电热这一类题，在本章的应用上其实是不难的，它的难点是在串并联电路中电流电压电阻的求解问题上。,38,R2,R1,I,1,如图，电源电压不变，,R1,的阻值为,8,欧，滑动变阻器,R2,的最大阻值为,24,欧，滑片,P,在,a,端时，电流表示数为,0.5A,，求：,（,1,）电源电压,U,（,2,）,电阻,R1,上的电功率,P1,，电阻,R2,上的电功率,P2,（,3,）滑片,P,移至,b,时：,R1,和,R2,上的电功率,电路上的总功率,P,总,A,a,b,练习二,39,小结：,电学题 一般都有多种解法，我们在选择解题公式前应仔细,弄清物理情景,，,分析条件特点，,选,择未知量最少、最简便的一种，,这是突破难点的一种有效方法。,由于电路结构发生变化后，各用电器上的电流、电压都可能发生变化，在分析电路时，一定要引起注意。,40,练习三：,一台电动机正常工作时的电压为,380V,，线圈的电阻为,2,欧，通过线圈的电流为,10A,，这台电动机工作时，,1,分钟消耗的电能为多少？产生的热量为多少？有多少能转化为机械能？,41,小结：,解决电功、电功率的问题时必须注意三点：,求同、,识变、,知适用范围,42,3.,（,03,常州）一照明灯泡规格是,“,220V 40W,”,在灯泡两端加上,110V,电压,则该灯泡的实际功率为,A 10W B 20W,C 30W D 40W,A,D,C,B,43,4.,（,03,厦门）将,“,12V 16W,”,的灯泡,L,1,和,“,12V 4W,”,的灯泡,L,2,串联后接在电压是,12V,的电路中,则,(),A.L,1,和,L,2,均正常发光,B.L,1,比,L,2,亮,C.L,1,比,L,2,暗,D.L,1,和,L,2,一样亮,C,44,7,（,03,苏州）额定电压相同的甲、乙两只白,炽灯,串联后接人某电路,甲灯比乙灯,亮,.,则下列说法中正确的是,(),A.,甲灯的额定功率和实际功率都比乙灯大,B.,甲灯的额定功率大,实际功率小,C.,甲灯的额定功率和实际功率都比乙灯小,D.,甲灯的额定功率小,实际功率大,D,45,10.(04,宜昌,),标有,“,12V6W,”,的灯泡接入电路中,若通过灯泡的电流为,0.3A,则灯泡的实际功率,(),A,等于,6W B,大于,6W,C,小于,6W D,无法判断,C,46,如图：电源电压为,6V,，,R1=15,欧，,R2=5,欧，（,1,）当,S1,、,S2,断开，,S3,闭合时，求：,R1,、,R2,的功率和总功率；,（,2,）当,S1,、,S2,闭合，,S3,断开时，求：,R1,、,R2,的功率和总功率。,R1,R2,S1,S3,S2,47,6.(04,江西,),如图所示,已知电源电压保持,4.5,V,不变,电压表的量程为,0-3V,滑动变阻器,的最大阻值是,20,，小灯泡标有,2.5V,1.25W,的字样闭合开关后，当小灯泡,正常发光时，它的阻值为,滑动变阻,器接入电路的阻值为,.,若小灯泡的电,阻不变,在此电路中小灯泡工作时的最小功,率为,.,5,4,0.45,48,7.(,04,四川,),把标有,“,6V,3W,”,和,“,6V,6W,”,的两盏电灯串联后接入电路中,如果让其中一盏灯正常发光,另一盏灯的实际功率不超过额定功率,则该电路两端的电压应为,V,，,两灯消耗的实际总功率为,W.,9,4.5,49,3,（,03,苏州）标有,“,2.5V 0.3A,”,字样小灯泡的额定功率是,_,W;,当把它接人电压为,2V,的电路,中时,通过它的电流是,0.25A,，,则小灯泡的实际功率是,_W.,0.75,0.5,50,2.,（,03,南昌）两个灯泡,其中,L,1,上标有,“,6V 3W,”,L,2,上没有标记,但测得它的电阻是,4,把它们串联在某一电路时,两灯均能正常发光,则这个电路两端的电压和灯,L,2,的电功率分别是,A,8V 1W B,2V 1W,C,6V 4W D,8V 4W,A,D,C,B,51,