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第二章 恒定電流 5焦耳定律 課前預(yù)習(xí) 1 定義電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓U 通電時(shí)間t三者的乘積 2 表達(dá)式W qU 3 單位國(guó)際單位為 符號(hào)為J 常用單位為千瓦時(shí) kW h 亦稱為 度 1度 焦耳 電功 電路中的電流I UIt 焦耳 3 6 106 4 物理意義反映電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少 5 對(duì)電功的理解 從力的角度 電流做功的實(shí)質(zhì)是 對(duì)電荷做功 從能的角度 電流做功是 轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程 電功的大小量度著電能的轉(zhuǎn)化 它標(biāo)志著電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 電場(chǎng)力 電能 電功率 功 時(shí)間 UI 瓦特 快慢 5 用電器的額定功率和實(shí)際功率 1 額定功率 用電器長(zhǎng)期正常工作時(shí)的 也就是用電器加上額定電壓 或通以額定電流 時(shí)消耗的電功率 2 實(shí)際功率 用電器 時(shí)消耗的電功率 為了保證用電器不被損壞 要求實(shí)際功率不能大于其額定功率 最大功率 實(shí)際工作 焦耳定律 電流 正比 I2Rt I2R 解析 家用電器中有純電阻也有非純電阻 故總電功率只能用P UI來(lái)計(jì)算 C正確 C 想一想 用電爐燒水時(shí) 爐盤內(nèi)的電爐絲被燒得通紅 產(chǎn)生大量的熱 而連接電爐的導(dǎo)線卻不怎么熱 這是什么原因 解析 通電導(dǎo)線跟電爐絲是串聯(lián)在一起的 通過(guò)它們的電流相等 而電爐絲的電阻比連接電爐絲的導(dǎo)線電阻要大得多 由焦耳定律Q I2Rt知在相等的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量比電爐絲產(chǎn)生的熱量要少得多 課內(nèi)探究 如圖電風(fēng)扇和電熨斗都是通過(guò)電流做功進(jìn)行工作的電器 請(qǐng)思考 1 電風(fēng)扇工作時(shí) 將電能主要轉(zhuǎn)化為什么能 2 電熨斗工作時(shí) 將電能主要轉(zhuǎn)化為什么能 提示 1 機(jī)械能 2 熱能 探究一電功和電熱的比較 1 1 兩種電路的比較 2 電功與電熱的計(jì)算公式比較 特別提醒 不管是純電阻電路還是非純電阻電路 計(jì)算電功時(shí)都可以用W UIt 功率都可以用P UI 熱量都可以用Q I2Rt 熱功率都可以用P I2R 若用變形式時(shí) 就要考慮是否是純電阻電路 答案 1 35W1W 2 1210W1210W C 甲 乙兩只普通照明燈泡的銘牌如圖所示現(xiàn)將兩燈泡串聯(lián)起來(lái)接在電路中 兩燈泡均發(fā)光 則兩燈泡哪一個(gè)較亮 若將兩燈泡并聯(lián)接在電路中 兩燈泡均發(fā)光 哪一個(gè)較亮 提示 甲 乙 探究二串 并聯(lián)電路中電功率的分析與計(jì)算 2 3 結(jié)論無(wú)論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路 電路消耗的總功率等于各電阻消耗的功率之和 特別提醒 1 求解串 并聯(lián)電路中的功率分配問(wèn)題 比例法求解會(huì)使問(wèn)題簡(jiǎn)化 但一定要確定是正比關(guān)系還是反比關(guān)系 2 當(dāng)分析用電器的功率問(wèn)題時(shí) 一定要注意用電器的安全 即不要超過(guò)用電器的額定電壓 額定電流 C 對(duì)于C電路 B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA 所以可能UA UB 110V 兩燈可以正常發(fā)光 比較C D兩個(gè)電路 由于C電路中變阻器功率為 IA IB 110 而D電路中變阻器功率為 IA IB 110 所以C電路消耗電功率最小 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2 在長(zhǎng)時(shí)間使用電烙鐵的過(guò)程中 當(dāng)暫時(shí)不使用時(shí) 如果斷開(kāi)電源 電烙鐵將會(huì)很快變涼 再次使用時(shí)溫度不能及時(shí)達(dá)到要求 如果不斷開(kāi)電源 烙鐵頭容易 燒死 且浪費(fèi)電能 因此 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用的電路如圖所示 其中RL為白熾燈泡 R為電烙鐵 暫時(shí)不用電烙鐵時(shí) 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S 再次使用時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S 這樣既能起到預(yù)熱作用 又能保護(hù)電烙鐵和節(jié)省電能 試用你學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)說(shuō)明其道理 答案 暫時(shí)不用烙鐵時(shí) 斷開(kāi)S RL與R串聯(lián)后接在電路中 整個(gè)電路電阻較大 電流很小 消耗的電功率較小 同時(shí)又使R保持預(yù)熱狀態(tài) 需用烙鐵時(shí) 接通S 電烙鐵在額定電壓下工作 很快升溫 素養(yǎng)提升 1 電動(dòng)機(jī)的特性 電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻用電器 它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能 在電路計(jì)算中 歐姆定律不再適用 2 電動(dòng)機(jī)的三個(gè)功率 1 電動(dòng)機(jī)的總功率 輸入功率 P總 UI 2 電動(dòng)機(jī)的熱功率P熱 I2r 3 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 機(jī)械功率 P出 UI I2r 含電動(dòng)機(jī)電路的分析 解析 電動(dòng)機(jī)工作時(shí) 其電路為非純電阻電路 它從電源獲取的功率一部分轉(zhuǎn)化為線圈的熱功率 另一部分轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率 1 電動(dòng)機(jī)線圈上消耗的熱功率為P熱 I2r 1W 2 電動(dòng)機(jī)的輸入功率就是電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)做功的功率 即P入 UI 5 1W 5W電動(dòng)機(jī)的輸出功率就是電動(dòng)機(jī)對(duì)外做機(jī)械功的功率 根據(jù)P入 P出 P熱得P出 P入 P熱 5W 1W 4W 答案 1 1W 2 5W4W 3 2m 4 80