3.3焦耳定律.ppt
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三、焦耳定律,一、电功和电功率,如图一段电路两端的电压为U,通过的电流为I,在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量q=It,电场力做功是多少?
则电场力做功即:
1电功:
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,
(1)在国际单位制中电功的单位是焦(J),常用单位有千瓦时(kWh).,1kWh3.6106J,
(2)物理意义:
描述电流做功多少的物理量。
(3)适用于一切电路的电功计算。
(4)电功在数值上就等于一段时间内消耗的电能。
2电功率:
单位时间内电流所做的功叫做电功率,
(2)物理意义:
电功率表示电流做功的快慢,
(1)单位:
在国际单位制中是瓦(W),常用单位还有毫瓦(mW),千瓦(kW),1kW103W106mW,(3)适用于一切电路中的电功率计算。
额定功率和实际功率:
额定功率:
用电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个电压下消耗的功率称额定功率。
实际功率:
用电器在实际电压下工作的功率P=UI,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率,二、焦耳定律,1电流做功的过程,是电能转化为其他形式能量的过程,在金属导体中,在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞,把定向移动的功能传给离子,使离子热运动加剧,将电能完全转化为内能(课本P60,标记出来),2焦耳定律:
电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积,适用于任何电路中的焦耳热计算,热功率:
单位时间内导体的发热功率叫做热功率热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积,适用于任何电路中的热功率的计算,三、电功与热功,纯电阻电路:
将电能全部转化为内能的电路。
如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路,白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件,非纯电阻电路:
不能将电能全部转化为内能的电路如电动机,电解槽等,纯电阻电路:
电能内能,QI2Rt,WUIt,=,I=U/R,M,非纯电阻电路:
电能内能+其它形式的能,W,W-Q,Q,UIt,I2Rt,IU/R,说明:
欧姆定律不适用于非纯电阻电路!
指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!
指转化为内能的那部分电能!
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
电能内能,电能内能+其它形式的能,QI2Rt,WUIt,=,I=U/R,电功=电热,:
W=Q,=UIt,=I2Rt,=U2t/R,电功率=热功率:
P=P热=UI=I2R=U2/R,M,W,W-Q,Q,UIt,I2Rt,IU/R,电功:
W=UIt,电热:
Q=I2Rt,电功率:
P=UI,热功率:
P热=I2R,例:
一台电动机,额定电压是220v,线圈电阻是0.4,在额定电压下通过的电流是50A。
求:
在额定电压下输入给电动的的电功率和热功率。
例、额定电压为220V的电动机的线圈电阻为0.8欧姆,正常工作时,电动机每秒放出的热量是1280焦耳,则电动机正常工作时的电流强度为多大?
每秒有多少焦耳的电能转化为机械能?
解:
放出热量:
Q=I2RtI2=Q/(Rt)I=40A消耗的总电能:
W=UIt=8800J转化出的机械能:
E=W-Q=7520J,例题:
对计算任何用电器的电功率都适用的公式是(),解析:
电功率计算的普通公式为,用电器有的是纯电阻用电器(例电炉、电烙铁等)有的是非纯电阻用电器(例电动机、电解槽等),只有是在纯电阻用电器的前提下,才可由改写电功率的表达式,所以,正确选项为C、D,小结:
电功,电功率,热功率,焦耳热,练习2在某段电路中,其两端电压为U,通过的电流为I,通电时间为t,该段电路中的电阻为R,则关于这段电路中电功率和热功率的关系,下列结论正确的是()A电功率一定为UI,热功率一定为B电功率可能小于热功率C若这段电路为纯电阻电路,则电功率等于热功率D若这段电路为非纯电阻电路,则电功率大于热功率,ACD,练习3如图所示,电阻、的电功率相等,则他们的阻值之比等于()ABCD,C,4加在某台电动机上的电压是U,电动机消耗的电功率为P,电动机线圈的电阻为r,则电动机线圈上消耗的热功率为()APBU2/rCP2r/U2DP-P2r/U2,C,有一台电动起重机,其两端的电压为380V,通过它的电流为10A,起得机刚好能提起100kg的物体以3m/s的速度匀速上升,不考虑其它能量损失,试求电动机的电阻。
解析:
电动机消耗的电功率为P电=UI=38010=3800W,电动机输出的机械能功率P机=FV=3000W,电动机转化的内能为P电P机=800W,又P热=I2R可得R=8,
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