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《焦耳定律》电功率PPT课件3

《焦耳定律》电功率PPT课件3 详细介绍:

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《焦耳定律》电功率PPT课件3

一、电流的热效应

电流通过导体时电能转化成内能,这个现象叫做电流的热效应。

想想议议

电炉丝和导线通过电流相同,为什么电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热?

电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?

... ... ...

实验1:研究电热与电阻关系

在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越多。

实验2:研究电热与电流关系

在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多。

焦耳(James Prescott Joule,1818—1889),英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验,研究热和功的关系。通过大量的实验,于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。

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二、焦耳定律

1.内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。

2.公式:Q = I2Rt 

3.单位:焦耳(J)

三、电能和电热关系

1.当电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,而没有同时转化成其他形式的能量,那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W,即

Q = W  = UIt = I2Rt

如:电暖器,电饭锅,电炉子等。

2.当电扇工作时,消耗的电能主要转化为电机的机械能:

电能 ---- 内能+机械能

W>Q热

... ... ...

想想议议

额定电压相同的灯泡,额定功率越大,电阻越小,正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律,电阻越大,单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾,这是怎么回事?

答:前者说电阻越小,正常工作时单位时间内产生的热量越多,前提条件是电压相同;而后者说,电阻越大,单位时间内产生的热量越多,前提条件是电流相同,两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。

四、电热的利用和防止

1.电热的利用

电热器的优点:  清洁卫生,没有环境污染,热效率高,还可以方便地控制和调节温度。

2.电热的危害

很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如:电视机的后盖有很多孔,为了通风散热;电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。

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电动机

1.能量转化:电能 = 机械能 + 内能

2.总功(电能):W总=UIt

3.有用功(机械能):W有=Gh

4.额外功(内能、热量):Q=I²Rt

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典型例题

1. 有一台直流电动机在220V的电压下工作时,电流为35A。用它匀速提升质量为1400kg的货物,在2s内提升了1m。设电动机输出的能量全部用来提升货物。问:

1)2s内电动机对货物做了多少功?   2)这期间电动机的效率是多少?

3)电动机消耗的电能转化成了哪些形式的能量?

2. 在学了电学知识后,小明与同学合作组装了一个如图所示的实验装置,他想通过该实验测算小电动机提升重物的效率。当他闭合开关后,通过调整实验装置,使钩码在10s内匀速上升了0.6m,并观察到电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A。已知钩码的质量为50g,求:

⑴电动机在钩码匀速上升的10s内消耗的电能。

⑵在钩码匀速上升的过程中,电动机提升钩码的效率为多少?

3. 如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械,从能量转化的角度看.它主要是把电能转化为机械能,还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机,当电动机两端加220V电压时,通过电动机线圈的电流为50A。问:

(1)每分钟该电动机消耗的电能是多少,

(2)已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt(其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间),若该电动机线圈的电阻是0.4Ω,则线圈每分钟产生的热量是多少?

(3)这台电动机每分钟所做的机械功是多少?

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