《焦耳定律》電功率PPT課件3

一、電流的熱效應

電流通過導體時電能轉化成內(nèi)能，這個現(xiàn)象叫做電流的熱效應。

想想議議

電爐絲和導線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導線卻幾乎不發(fā)熱?

電流通過導體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關?

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實驗1：研究電熱與電阻關系

在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。

實驗2：研究電熱與電流關系

在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。

焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英國物理學家。用近 40 年的時間做了 400 多次實驗，研究熱和功的關系。通過大量的實驗，于 1840 年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關系。

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二、焦耳定律

1．內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。

2．公式：Q = I2Rt?

3．單位：焦耳（J）

三、電能和電熱關系

1．當電流通過導體時，如果電能全部轉化為內(nèi)能，而沒有同時轉化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量Q 就等于消耗的電能W，即

Q = W ?= UIt = I2Rt

如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。

2．當電扇工作時，消耗的電能主要轉化為電機的機械能：

電能 ---- 內(nèi)能+機械能

W＞Q熱

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想想議議

額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事?

答：前者說電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應用公式時應該特別注意條件。

四、電熱的利用和防止

1．電熱的利用

電熱器的優(yōu)點: ?清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調節(jié)溫度。

2．電熱的危害

很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：電視機的后蓋有很多孔，為了通風散熱；電腦運行時要用微型風扇及時散熱等等。

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電動機

1.能量轉化：電能 = 機械能 + 內(nèi)能

2.總功（電能）：W總=UIt

3.有用功（機械能）：W有=Gh

4.額外功（內(nèi)能、熱量）：Q=I2Rt

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典型例題

1. 有一臺直流電動機在220V的電壓下工作時，電流為35A。用它勻速提升質量為1400kg的貨物，在2s內(nèi)提升了1m。設電動機輸出的能量全部用來提升貨物。問：

1）2s內(nèi)電動機對貨物做了多少功？ ? 2）這期間電動機的效率是多少？

3）電動機消耗的電能轉化成了哪些形式的能量？

2. 在學了電學知識后，小明與同學合作組裝了一個如圖所示的實驗裝置，他想通過該實驗測算小電動機提升重物的效率。當他閉合開關后，通過調整實驗裝置，使鉤碼在10s內(nèi)勻速上升了0.6m，并觀察到電壓表和電流表的示數(shù)分別為3V和0.2Ａ。已知鉤碼的質量為50g，求：

⑴電動機在鉤碼勻速上升的10s內(nèi)消耗的電能。

⑵在鉤碼勻速上升的過程中，電動機提升鉤碼的效率為多少？

3. 如圖所示的電動機是一種使用廣泛的動力機械，從能量轉化的角度看．它主要是把電能轉化為機械能，還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉。現(xiàn)有一臺電動機，當電動機兩端加220V電壓時，通過電動機線圈的電流為50A。問：

（1）每分鐘該電動機消耗的電能是多少，

（2）已知電流通過導體時產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt（其中I、R和t分別表示通過導體的電流、導體的電阻和通電時間），若該電動機線圈的電阻是0.4Ω，則線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少?

（3）這臺電動機每分鐘所做的機械功是多少?

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