5,焦 耳 定 律
高二物理选修3-1第二章
自由电子在电场力的作用下会定向移动而做功,电场力做的功常常说成是电流所做的功,简称"电功";而不同导体在相同电压作用下电场力做功的快慢程度又是不同的,为了比较电场力做功的快慢,我们引入了"电功率"的概念;同时电流通过导体是会发热的,我们把它叫"电热".那么以上这些物理量之间有何关系呢 下面我们在复习初中学过内容的基础上进一步来明确这些问题.
1,电功:电场力(或电流)所做的功.
(1)定义式:W=qU=UIt
(2)单位:焦耳(J),千瓦时(kwh).1kwh=3.6×106J
2,电功率:电场力(或称电流)做功的快慢.
(1)定义式:P=W/t=UI
(2)单位:瓦特(W).
P额是个定值,P实是个变值. P额≥P实.
(3)热功率:单位时间内发热的功率. P=I2R
(4)额定功率:用电器安全正常工作时消耗的功率.
实际功率:用电器在实际电压下工作时消耗的功率.
(5)输入功率:用电器输入端的电压与输入电流之积.P=UI
输出功率:用电器输出端的电压与输出电流之积.
3,电热:电流通过导体产生的热量.
(1)大小——Q=I2Rt
(2)单位:焦耳(J)
(3)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 .
焦耳定律适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路.
纯电阻电路:只含有电阻的电路,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:电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路.
根据能量守恒定律及"功是能量转化的量度"可知:电流的热效应产生了电热,则电流必做功,那么电功与电热间有何关系呢
4,电功与电热:
(1)在纯电阻电路中,电功等于电热:W=Q.
即电能全部转化为内能:UIt=I2Rt→U=IR,也即欧姆定律成立.此时有: UIt=I2Rt=(U2/R)t
(2)在非纯电阻电路中,电功大于电热:W>Q.
即电能只有一部分转化为内能,另一部分转化为机械能,化学能等其它形式的能量: UIt=I2Rt+E其它>I2Rt→U>IR,也即欧姆定律不成立.
S
V
U>IR
小结:
1,公式W=UIt和P=UI是电功和电功率的一般表达式,适用于任何用电器,它表示用电器消耗的全部电功和电功率.而W=I2Rt=U2t/R和P=I2R
=U2/R则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的,它们实际上只适用于纯电阻电路.
2,电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化为其它形式的能的过程.电流做了多少功,就有多少电能转化为其它形式的能.
典型例题
例1,把标有"220V100W"的灯泡接到220V的电
路中,通过灯丝的电流I和实际功率各有多
大 若接到110V的电路中结果又怎样 (假
定灯丝的电阻不变.)
解:灯泡的电阻R=U2/P=2202/100Ω=484Ω

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