8-3焦耳定律闭合电路欧姆定律..doc

第八章 恒定电流 第三讲 焦耳定律 闭合电路欧姆定律1．；．掌握1．2．．= ③电源内部消耗的功率Pr= （2）电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路） 6、闭合电路欧姆定律 （1）内容： （2）公式：I= 常用表达式还有： ， ， （二）重难点阐释 1．电功和电热 电功就是电场力做的功，因此是W=UIt；由焦耳定律，电热Q=I2Rt。其微观解释是：电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。 （1）对纯电阻而言，电功等于电热：W=Q=UIt=I 2R t= （2）对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I 2Rt计算，两式不能通用。 为了更清楚地看出各概念之间区别与联系，列表如下： 注意：1、电功和电热的区别： （1）（2）W=UIt=I2Rt=t是通用的，没有区别，同理P=UI=I2R=也无区别，在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其它形式的能；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt，这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=E其它+Q，电 功就只能用W=UIt计算，电热就只能用Q=I2Rt计算。 2．关于用电器的额定值问题 额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流。 如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率也不再是额定功率，在这种情况下，一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的，并据此来进行计算。 3．路端电压U跟负载的关系 根据：E=U+U′、U′=Ir、I=，E、r不变 R↑→I ↓ ，U ↑ 、U′ ↓ ，当R→∞时，I= 0 、U= E 、U′= 0 （也称为断路时） R↓→I ↑ ，U ↓ 、U′ ↑ ，当R=0时，I= E/r （短路电流强度）U= 0 、U′= E 思考：电动势与路端电压的区别？ 4．闭合电路的U-I图象 右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a的斜率的绝对值表示内阻大小； b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。 二、高考要点精析 （一）关于电功、电热的计算问题 ☆考点点拨 关于电功、电热的计算，一定要弄清是否是纯电阻电路。纯电阻电路中，电功等于电热：W=Q=UIt=I 2R t= 非纯电阻电路（如电动机和电解槽），电功大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I 2Rt计算，两式不能通用。 【例1】 某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？ 解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，，这个电阻可认为是不变的。电动机正常转动时，输入的电功率为P电=U2I2=36W，内部消耗的热功率P热==5W，所以机械功率P=31W 由这道例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小。 ☆考点精炼 1．某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）。 （二）对电源电动势的理解 ☆考点点拨 电源是把其他形式能转化为电能的装置，电动势表征电源把其他形式能转化为电能的本领，电源的电动势决定于电源自身的性质，与有无外电路及外电路的情况无关。 【例2】下列关于电源的说法，正确的是（ ） A．电源向外提供的电能越多，表示电动势越大。 B．电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功 C．电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大 D．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大 分析 电源