物理：2.5《焦耳定律》课件1029.ppt

5、焦耳定律
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?下面我们要明确这些问题。
⑴通过前面的学****可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动,电场力对定向移动的电荷做功吗?
一、电功和电功率
答:做功,而且做正功。
⑵电场力做功将引起能量的转化,电能转化为其他形式能,以下是大家熟悉的例子:
电能→机械能,如电动机;
电能→内能,如电热器;
电能→化学能,如电解槽。

电流做功的实质是电场力对电荷做功,电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的数量。本节课将重点研究电路中的能量问题。

电流做功即电场力的功 W = qU ①
而 q = It ②
由①②两式,可得 W = UIt ③
⑵概念:在一段电路中电场力所做的功,也就是通常说的电流所做的功,简称电功。单位:J
⑷电功的物理意义:电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。
⑶定义式: W = UIt
⑴推导电流做功的表达式
U
电荷在电场力作用下自左向右定向移动

⑴定义:单位时间内电流所做的功叫做电功率,用P表示。
⑶电功率的物理意义:电流在一段电路上做的功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积。
电功率的单位:J
⑵推导电功率的表达式
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=×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)。
小结
二、焦耳定律
:Q = I2Rt

⑴对于纯电阻电路:电路由纯电阻元件组成。纯电阻元件举例:
白炽灯泡
电流通过纯电阻元件以发热为目的,电能全部转化为导体的内能。即
电炉、
电熨斗、
电饭锅、
电烙铁、
即纯电阻电路中欧姆定律成立。
⑵非纯电阻电路:电路由非纯电阻元件组成。非纯电阻元件举例:例如:
蓄电池(充电时)、
电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的,发热不是目的,而是难以避免的热能损失,由能量转化与守恒定律可知
电动机、
电解槽、
日光灯
正极
负极
U>IR
即非纯电阻电路中欧姆定律不成立。
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

⑴定义:单位时间内的发热量称为热功率。即
⑵推导热功率的表达式:
P=UI是指电流的总功率, P=I2R专指发热功率,不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路,发热功率都可以用P=I2R来计算。即焦耳定律适用于纯电阻电路,,不能用P=UI来计算发热功率。
P=
I2R