电功-电功率-焦耳定律-课件.pptx

1、精品课件电 路人教版 电功电功 电功率电功率 焦耳定律焦耳定律特级教师优秀课件精选思维导图思维导图高考考纲高考考纲考纲内容要求电功率、焦耳定律理解电功的概念，掌握电功和电功率的计算公式。掌握焦耳定律，并能进行有关电热的计算。搞清电功率和热功率的区别和联系。复习目标复习目标1.电功知识梳理知识梳理(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的 _做的功。(2)表达式：WqU_(适用于任何电路)。(3)单位：_，符号是J。常用的电功单位还有“度”1度=_kWh=_J(4)电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的_在做功。电场力IUt焦耳1静电力(5)意义：电功反映了_转化为其他形式的能的多少知识梳理

2、知识梳理电流通过纯电阻（电灯、电炉子等）电路做功，把电能转化为_；电流通过电解液做功，把电能转化为_；电流通过电动机做功，把电能一部分转化为内能，一部分转化为_。电能内能化学能机械能2电功率知识梳理知识梳理(1)定义：_时间内电流做的功(2)公式：P _(适用于任何电路)。(3)单位：瓦，符号是W(4)物理意义：表示电流做功的_单位UI快慢(5)额定功率和实际功率知识梳理知识梳理额定功率：用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压时消耗的电功。实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。P额U额I额用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际功率不一定等于额定功率。为了使用电器不

3、被烧毁，要求用电器实际工作时消耗的电功率不能大于其额定功率。（考点5/2013大连）下列关于电功率的说法中，正确的是（）A.用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关B.用电器的实际功率取决于用电器的额定功率C.白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率D.电功率越小，则电流做功越少C例题例题电功率的理解电功率的理解提示：电功率表明电流做功的快慢。解析：用电器的额定功率是它正常工作时的功率，其值是由用电器本身的结构决定的，与实际电流和电压无关，故A错C对；而用电器实际功率是多大，是由加在它两端的电压和通过的电流决定的，故B 错；电流做功的多少不仅与功率的大小有关，还与时间有关，故D 错。例题

4、例题电功率的理解电功率的理解例题例题电功率的简单计算电功率的简单计算（2011重庆）某脉冲激光器的耗电功率为 ，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为 ，携带的能量为0.2J则每个脉冲的功率为_W,该激光器将电能转化为激光能量的效率为_。0.1提示：效率的大小为=100%【解析】本题考查的是功率和效率的基本概念，关键是理解这两个概念。，每秒钟转化为光脉冲的能量是E=0.210J=2J。该激光器将电能转化为激光能量的效率 100=0.1。例题例题电功率的简单计算电功率的简单计算例题例题电功率的简单计算电功率的简单计算（考点1、5/2013浦东）白炽灯的灯丝由钨丝制成，当灯丝烧断后脱落一段。

5、又将剩余灯丝刚好能搭接上使用，若灯泡功率原来为60W，观察搭接起来的灯丝长度大约为原来的 ，则现在灯泡的功率约为（）。A.30W B.45W C.60W D.80W解析：由电阻定律知，灯丝长度减为原来的 ，电阻变为原来的 ，照明电路中电压220V 不变，则由 知功率变为原来的 倍，即80W,D 选项正确。提示：家庭电路中的电压是220VD例题例题电功率在电路中的应用电功率在电路中的应用（考点6、12/2011点安徽省两地三校高二联考）如图是家用电饭煲的电路图。将电饭煲接到稳压电源上，当开关接到“加热”挡时。电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功

6、率为其额定功率的1/9，电流为1.40A，已知分压电阻的阻值是 ，求：（1）保温时，电阻R两端的电压；（2）稳压电源输出的电压；（3）电热丝的额定功率。提示：两个电路状态对应两种电路；电热丝是纯电阻，将电能全部转化为内能。解析：（1）电阻R两端的电压为 =1.40100V=140V。（2）设电热丝的电阻为r，电压输出电压为U，则 解得：所以电源电压为U=I(R+r)=1.40(100+50)V=210V。（3）电热丝的额定功率为 W=882W。例题例题电功率在电路中的应用电功率在电路中的应用1.电流的热效应知识梳理知识梳理定向移动的自由电子频繁地碰撞金属正离子电子的动能不断传递给金属正离子金属

7、正离子的热运动加剧导体内能增加，温度升高2.焦耳定律知识梳理知识梳理(1)内容：电流通过导体产生的 _跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。(2)公式：Q_(适用于任何电路)。焦耳定律是实验定律。(3)热功率：单位时间内电流通过导体时产生的热量。公式：PQ/t_(适用于一切电路)。热量3.两种电路知识梳理知识梳理(1)纯电阻电路：电流做功将电能全部转化为_。内能W QP电 P热欧姆定律适用P热P电=_含有白炽灯、电炉、电烙铁、电热毯、电熨斗的电路(2)非纯电阻电路：电流做功将电能转化为_知识梳理知识梳理内能和其他形式的能(如机械能、化学能等)WQE其他P电 P热P其他W电 W热P

8、电P热欧姆定律不再适用含有电动机、电解槽的电路3.两种电路知识梳理知识梳理注意：不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电流的电功率均为P电 _，热功率均为P热 _。对于纯电阻电路而言：P电P热IU =对于非纯电阻电路而言：P电IU _P其他 _P其他 P其他.UIP热例题例题对电功和电热的理解对电功和电热的理解（考点4、62011常州高二检测）下列关于电功W和电热Q的说法正确的是（）A.在任何电路中都有W=UIt、Q=,且W=QB.在任何电路中都有W=UIt、Q=,但W不一定等于QC.W=UIt、Q=均只有在纯电阻电路中才成立D.W=UIt在任何电路中都成立，Q=只在纯电阻电路中才成立解析：W=U

9、It、Q=适用于一切电路，但在纯电阻电路中W=Q,在非纯电阻电路中WQ,B对，A、C、D 错。B例题例题对电功和电热的理解对电功和电热的理解（考点5、11/2011武强高二检测）图中虚线框内是一未知电路，测得它的两端点a、b之间电阻是R，在a、b之间加上电压U,测得流过电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是（）。A.B.C.D.UIC提示：虚线框中的元件种类不知（纯电阻还是非纯电阻）。规律总结规律总结对电功和电热的理解非纯电阻电路中，WQ,W=UIt,电功电热公式物理意义微观解释不同联系WUIt电流通过导体时转化为其他形式的能的电能电流通过导体时转化为内能的电能电场力对自由电荷做正功，电势能

10、减少自由电荷频繁碰撞金属离子，使导体温度升高，产生电热数量关系：纯电阻电路中，一台电风扇，内阻为20，接上220 V电压后正常工作，消耗功率66 W，求：(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，电风扇的扇叶被卡住，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？例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算提示：电风扇正常工作时，电能转化为内能和机械能（此时的电路为非纯电阻电路），其中机械能部分是有用的；扇叶被卡住时，电能全部转化为内能（此时的电路为纯

11、电阻电路）。例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算答案：(1)0.3 A (2)64.2 W1.8 W97.3%(3)11 A2420 W2420 W解析：（1）因为P入=IU 所以I=（2）电风扇正常工作时转化为内能的功率为电风扇正常工作时转化为机械能的功率为电风扇正常工作时的效率为P机=P入-P內=66W-1.8W=64.2W例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算（3）电风扇的扇叶被卡住后通过电风扇的电流电动机消耗的电功率电动机发热功率P=IU=11220W=2420W。在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和

12、电压表的示数分别为1.0 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。则当这台电动机正常运转时（）A.电动机的内阻为7.5 B.电动机的内阻为2.0 C.电动机的输出功率为30.0 W D.电动机的输出功率为26.0 W例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算提示：电动机停止转动时，相当于纯电阻，欧姆定律适用；电动机正常运转时的输出功率即有用功的功率（机械功率）。D解析因为电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0 A和1.0 V，电动机在没有将电能转化为机械能时属于纯电阻元件，故说明电动机的内阻r 1.0，选项A、B

13、错误；当电动机正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V，则电动机的总功率为P总U2I22.0 A15.0 V30.0 W，此时电动机的发热功率为P热I2 r(2.0 A)1.0 4.0 W，故电动机的输出功率为P出P总P热30.0 W4.0 W26.0 W，选项C错误，D正确.例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算22（2012天津模拟题）某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg,电源电压U=120V,当电动机v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=5A。求：（1）电动机线圈的电阻R等于多少？（2）电动机的最大输出机械功率和对该重

14、物的最大提升速度是多少？（3）若因故障电动机不能转动，这时通过电动机线圈的电流为多大？电动机消耗的电功率又为多大？例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算提示：电动机从电源获取的电功率一部分转化为线圈的发热功率，另一部分转化为提升重物的机械功率。P电=P热+P机，P机=mgv。例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算【解析】（1）因P电=P热+P机，即IU=。则R=（2）由P电=P热+P机，得P机=P电-P热=IU 。因为电动机线圈电阻R=,电源电压U=120V,均为定值，调节输入电机线圈的电流I,P机可有最大值，因此对上式进行配方，有P机=-R 当I=时，P机有最大值。即I=

15、10A时，电动机获得的最大机械功率P机max=600W。由P机=mgv，得重物的最大提升速度v=m/s=1.2m/s 例题例题电动机功率的相关计算电动机功率的相关计算（3）电动机转动时为非纯电阻，此时UIR或IU/R。当因故障停止转动后，电动机转化为纯电阻，此时U=IR或I=U/R,故电流增大了。此时电流I=20A。电动机消耗的电功率P电=P热=2400W。这个电功率比电动机正常工作时的电功率大多了，如果电动机在这种状态下工作，就可能被烧坏。电动机的几个功率电动机的能量转化人们制造电动机是想通过电动机把电能转化为机械能，但内部电路不可避免地有电阻导致产生电热。在处理电动机时，可以把电动机等效为

16、阻值等于其内阻的电阻和无电阻的转动线圈D串联而成，如图所示。电流通过r时把电能转化为热能，通过线圈D时把电能转化为机械能规律总结规律总结电动机的几个功率规律总结规律总结电动机的几个功率和效率总功率(输入功率)：P总UI输出功率(有用功的功率：机械功率)：P出Fv线圈上的热功率：P热P总 P出+P热UI Fv 效率：说明：电动机正常转动时，必须用上面的公式计算各物理量，欧姆定律不成立；当电动机通电后被卡住没有转动时，相当于纯电阻电路，欧姆定律成立。有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路中电机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入2.0 V电压的电路中，正常工作时的电流是1

17、.0 A，此时，电动机的输出功率是P出；如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是P热，则（）A.P出2 W，P热0.5 WB.P出1.5 W，P热8 WC.P出2 W，P热8 WD.P出1.5 W，P热0.5 W练习练习B练习练习解析：电机不转，r=正常工作时，P电=U2I2=21W=2W。P热=,故P出=P电-P热 =1.5W。转子突然被卡住，相当于纯电阻，此时I3=,P热=，故选B。一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法

18、中正确的是（）A.电饭煲的电阻为44，洗衣机电动机线圈的电阻为440 B.电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC.1 min内电饭煲消耗的电能为 J，洗衣机电动机消耗的电能为D.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍练习练习C提示：电饭煲是纯电阻元件。练习练习解析：由于电饭煲是纯电阻元件，所以R1 44，P1UI11 100 W，其在1 min内消耗的电能W1UI1t J，洗衣机电动机为非纯电阻元件，所以R2 ，P2UI2110 W，其在1 min内消耗的电能W2UI2t J，其热功率P热P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍.(

19、多选)如图所示，电阻R120，电动机的绕线电阻R210。当开关断开时，电流表的示数是0.5 A，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I 和电路消耗的电功率P 应是（）A.I1.5 A B.I1.5 AC.P15 W D.PQ练习练习解析：当电键S断开时，电动机没有通电，欧姆定律成立，所以电路两端的电压U=I1R1=10V；当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电压U=10V，通过电动机的电流应满足 ，所以I21A。所以电流表的示I1.5A，电路消耗的电功率P15W，即BD正确。非纯电阻电路功率的计算非纯电阻电路功率的计算有一内阻为4.4 的电解槽和一盏标有“110

20、V,60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则()A电解槽消耗的电功率为120 WB电解槽的发热功率为60 WC电解槽消耗的电功率为60 WD电路消耗的总功率为60 W提示：含有电解槽的电路为非纯电阻电路；其消耗的电能一部分转化为电热，另一部分转化为化学能。C非纯电阻电路功率的计算非纯电阻电路功率的计算解析：灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110V电压，且干路电流I=I灯=，则电解槽消耗的功率P=P灯=60W,C 对A错；电解槽的发热功率P热=，B 错；整个电路消耗的功率P总=，D 错。如图所示，有一个提升重物用的直流电动机，电阻为r0.6 ，电路中的固定

21、电阻R10，电路两端的电压U160 V，理想电压表的示数U110 V，则通过电动机的电流是多少，电动机的输入功率和输出功率又各是多少？例题例题非纯电阻电路功率的计算非纯电阻电路功率的计算提示：电动机两端的电压和电阻两端电压之和等于160V。答案：5 A550 W535 W解析：对电阻R根据欧姆定律得I=电动机的输入功率P=IU=5110W=550W电动机的的发热功率P1=所以电动机的输出功率P出=P-P1=535W。规律总结规律总结非纯电阻电路的分析方法对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流。然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的

22、工作电压UM和电流IM。应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解。如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是（）练习练习A.电热丝的电阻为55 B.电动机的电阻为C.当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120 JD.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为880 J

23、A提示：电热丝工作时，吹热风；电热丝吹冷风时，电热丝不工作。注意不论吹冷风还是吹热风，电动机始终正常工作（其能量转化为电能转化为内能和机械能）。练习练习解析:电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为P=1000W-120W=880W对电热丝，由 可得电热丝的电阻为 选项A正确；由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误；当电吹风吹冷风时，电热丝没有工作，选项C错误；当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 J，选项D错误.如图所示，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0，电路中的电阻R0为1.5，小型直流电动机M的内阻为0.5，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示

24、数为2.0 A。则以下判断中正确的是（）A.电动机的输出功率为14 WB.电动机两端的电压为7.0 VC.电动机产生的热功率为4.0 WD.电源输出的功率为24 W例题例题闭合电路中，非纯电阻电路功率的计算闭合电路中，非纯电阻电路功率的计算B解析：由题意得电动机两端的电压UEI(R0r)7 V，则电动机的输入功率PUI14 W，热功率P热 2 W，输出功率P出PP热12 W.电源的输出功率PEI 20 W，故B正确，A、C、D 错误.例题例题闭合电路中，非纯电阻电路的功率计算闭合电路中，非纯电阻电路的功率计算提示：电动机转动，不能用欧姆定律；注意内电路上有电势的降落。(多选)如图所示，电源电动

25、势E3 V，小灯泡L的规格为“2 V0.4 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R4 时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则()A.电源内阻为1 B.电动机的内阻为4 C.电动机正常工作电压为1 VD.电源效率约为93.3%例题例题闭合电路中，非纯电阻电路的功率计算闭合电路中，非纯电阻电路的功率计算提示：电源的效率等于路端电压与电动势之比；电动机正常工作时，欧姆定律不再适用，其电阻只能借助P热=来求。AD解析：小灯泡正常工作时的电阻 ，流过小灯泡的电流 ，当开关S接1时，R总=，电源内阻r=R总-R-RL=,A正确；当开关S接2时，电动机M两端的电压UM=E-Ir

26、-U=0.8V；电源的效率 ，D正确。例题例题闭合电路中，非纯电阻电路的功率计算闭合电路中，非纯电阻电路的功率计算（考点1、5/2013山东）大气中存在可自由运动的带电粒子，其密度随离地面距离的增大而增大，可以把离地面50km以下的大气看做是具有一定程度漏电的均匀绝缘体（即电阻率较大的物质）；离地面50km以上的大气则可看做是带电粒子密度非常高的良导体。地球本身带负电，其周围空间存在电场，离地面50km处与地面之间的电势差为 。由于电场的作用，地球处于放电状态，但大气中频繁发生闪电又对地球充电，从而保证了地球周围电场恒定不变，统计表明，大气中每秒钟平均60次闪电，每次闪电带给地球的电荷量平均为

27、30C。试估算大气的电阻率和地球漏电的功率，已知地球的半径r=6400km。例题例题新模型下电功率的应用新模型下电功率的应用提示：大气的漏电电阻可由欧姆定律R=U/I求得。计算电阻率时S为地球的表面积，l即漏电大气的厚度。漏电功率P=UI例题例题新模型下电功率的应用新模型下电功率的应用解析：设每秒闪电的次数为n，每次闪电带给地球的电荷量为q，则大气的漏电电流平均为I=nq,大气的漏电电阻可由欧姆定律求得U=IR。由题设条件，式中 ，设大气电阻率为 由题设条件，式中L=50km=解以上各式得代入数值得地球的漏电功率P=UI=nqU ,代入数值得例题例题新模型下电功率的应用新模型下电功率的应用一辆

28、电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：例题例题电功与力学的综合应用电功与力学的综合应用质量为M70 kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f 恒为车和人总重的0.02倍。若取g10 m/s ，那么在此人行驶的过程中，求：(结果保留两位有效数字)2规格后轮驱动直流电动机车型整车质量最大载重26电动自行车30 kg120 kg额定电压下的输出功率额定电压额定电流110 W36 V 3.5 A(1)此车电动机在额定电压下正常工作的效率有多高？例题例题电功与力学的综合应用电功与力学的综合应用提示：效率为输出功率与总功率的比值（额定功率）答案:(1)87解析：（1）电动机的额定功率为：P额=

29、UI=363.5W=126W，电动机的效率为：(2)在电动机以额定功率提供动力的情况下，此人骑车行驶的最大速度为多大？例题例题电功与力学的综合应用电功与力学的综合应用答案：(2)5.5 m/s提示：以恒定功率提供动力的情况下，牵引力等于阻力时，其行驶速度达到最大。解析：（2）电动车所受的阻力为f=0.02(M+m)g=0.02(70+30)10N=20N,以最大速度行驶时，牵引力等于阻力，牵引力为F=f=20N,由功率计算式得：P出=FV=fVm，解得电动车行驶的最大速度为：(3)在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v11.0 m/s时，此人骑车的加速度为多大？例题例题电功与力学的综合

30、应用电功与力学的综合应用提示：对电动车受力分析，列牛二定律求解。解析：（3）由功率计算式得：P出=F1V1，解得牵引力为：由牛顿第二定律得：F1-f=(M+m)a，解得加速度为：(4)假设电动机正常工作时，损失的功率有80%是由于电机绕线电阻生热而产生的，则电动机的绕线电阻为多大？例题例题电功与力学的综合应用电功与力学的综合应用提示：P热=I R2解析：（4）电动机损失的功率为：P损=P额-P出=126W-110W=16W，电机绕线电阻生热的功率为：P热=80P损=12.8W，由电功率公式得：P热=12R，解得电机绕线电阻为：电功 电功率 焦耳定律课堂总结课堂总结电功电功率电热热功率公式：WqU _(适用于任何电路)。电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的_在做功。IUt静电力公式：P_(适用于任何电路)。UI物理意义：表示电流做功的_快慢公式：Q_(适用于任何电路)。电热产生的实质：自由电荷_金属离子，使导体_升高，产生电热频繁碰撞温度公式：PQ/t_(适用于一切电路)。两种电路课堂总结课堂总结纯电阻电路非纯电阻电路电流做功将电能全部转化为_。欧姆定律_内能适用P热P电=_电流做功将电能转化为_欧姆定律_不再适用WQE其他电动机卡住不转时，电能全部转化为内能，可看做纯电阻元件 内能和其他形式的能（如机械能、化学能等）