焦耳定律——知识点焦耳定律1.电功和电功率1定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功,简称电功,通常也说成是电流的功;2实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现;电能通过电流做功转化为其他形式能;上一章里学过电场力对电荷的功,若电荷q在电场力作用下从A搬至B,AB两点间电势差为UAB,则电场力做功W=qUAB;对于一段导体而言,两端电势差为U,把电荷q从一端搬至另一端,电场力的功W=qU,在导体中形成电流,且q=It,在时间间隔t内搬运的电量为q,则通过导体截面电量为q,I=q/t,所以W=qU=ItU;这就是电路中电场力做功即电...
焦耳定律1.电功和电功率1定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功,简称电功,通常也说成是电流的功;2实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现;电能通过电流做功转化为其他形式能;上一章里学过电场力对电荷的功,若电荷q在电场力作用下从A搬至B,AB两点间电势差为UAB,则电场力做功W=qUAB;对于一段导体而言,两端电势差为U,把电荷q从一端搬至另一端,电场力的功W=qU,在导体中形成电流,且q=It,在时间间隔t内搬运的电量为q,则通过导体截面电量为q,I=q/t,所以W=qU=ItU;这就是电路中电场力做功即电功的表达式;3表达式：W=IUt适用于所有电路说明：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功,跟这段电路两端电压、电路中电流和通电时间成正比;②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流;4单位：电流单位用安培A,电压单位用伏V,时间单位用秒s,则电功的单位是焦耳J;1KW.h=3.6x10^6J5电功率物理意义：一段电路上功率,跟这段电路两端电压和电路中电流成正比;此公式适用于所有点路;②单位：功的单位用焦耳J,时间单位用秒s,功率单位为瓦特W;1W=1J/s这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质,电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用;所以在这里瞬时功率和平均功率相等;额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压,在这个电压下消耗的功率称额定功率;一般说来,用电器电压不能超过额定电压,但电压低于额定电压时,用电器功率不是额定功率,而是实际功率;实际功率P=IU,U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流;再者,这里W=IUt是电场力做功,是消耗的总电能,也是电能所转化的其他形式能量的总和;电流在通过导体时,导体要发热,电能转化为内能;这就是电流的热效应,那么如果想求出转化的内能得多少,学习焦耳定律就可以求出了;英国物理学家焦耳,经过长期实验研究后提出焦耳定律;2.焦耳定律1纯电阻和非纯电阻电路纯电阻电路：W=Q如白炽灯、电炉非纯电阻电路：W=Q+W其他如电动机、电解槽2焦耳定律表达式：Q=I2Rt适用于所有电路3简单介绍产生焦耳热的原因：金属中自由电子在电场力作用下定向移动,由于电场做功,电子动能增加,但不断地与晶格原子核点阵碰撞,不断把能量传给晶格,使晶格中各粒子在平衡位置附近的热运动加剧,从而温度升高;3．热功率1定义：点位时间内的发热量2表达式：P=Q/t=I2R电功Q=I2Rt对所有电路中电阻的生热都适用,所以热功率也适用于所有电路4．应用1在纯电阻电路中的应用注意：欧姆定律U=IR只适用于纯电阻电路2在非纯电阻电路中的应用W=Q+W其他P=P电+P其他3非纯电阻电路中的电功和电功率以含电动机电路为例非纯电阻电路中,电能与其他形式能转化的关系非常关键;以电动机为例,电动机电路如图所示,电动机两端电压为U,通过电动机电流为I,电动机线圈电阻为R,则电流做功或电动机消耗的总电能为W=IUt,电动机线圈电阻生热Q=I2R0t,电动机还对外做功,把电能转化为机械能,W'=W—Q=IUt-I2R0t,W'是电动机输出的机械能;这是一个非纯电阻电路,可满足U=IR0,且W'＞0,则有U＞IR0;考虑每秒钟内能量转化关系,即功率,只要令上述各式中t=1s即可,可得总功率P总=IU,电热功率P热=I2R0,输出功率P出,三者关系是P总=P热＋P出,即P出=IU=I2R;复习巩固1.某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示,重物质量m=50kg,电源提供恒定电压U=110V,不计各处摩擦,当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中电流I=5A,求电动机线圈电阻Rg=10m/s2;4Ω
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