14.5电功和电功率.docVIP

第十四章 　恒定电流 【课 题】14.5电功、电功率　　　 【授课日期】2005年09月　　日　星期 【授课班级】高二（　　）第　　节 【课 型】高二物理班新授课 【主 备 人】张 兰 【教学目标】 1、理解电功、电功率的概念、公式，能进行有关计算； 2、理解电功率和热功率的区别和联系。 【教学重点】　电功和电热的区别和联系 【教学难点】　电场力做功的过程是电能转化为其他形式能的过程。 主备教案 自备教案 一、复习提问： 电场力做功的量度公式？（W=qU） 功和能之间的正确关系是什么？ 二、导入新课： 师：电流是自由电荷的定向移动，导体中自由电荷为什么会做定向移动呢？ 生：是由于导体中存在电场，于是导体中的自由电荷就在电场力的作用下，作定向移动。 师：既然如此，导体有电流形成时，一定有电场力做功。根据功能关系，电场力做功的过程，必伴随有能量的转化。今天我们就来研究电流做功和电流做功的快慢问题。 三、电功和电功率 电功：电流做的功（实质上是电场力做的功）。 电功的量度公式： ——电流这段电路上做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流强度I和通电时间t三者的乘积。 电功率： （1）物理意义：描述电流做功的快慢程度的物理量。 （2）定义式： 一段电路上的电功率P等于这段电路两端电压U和电路中的电流I的乘积。 四、电流做功和能量的转化——电流做功的过程是电能和其他形式能的转化过程。 类比：物体在真空中自由下落时，重力势能转化为动能；物体在粘滞性较大的液体中匀速下落时，重力势能通过克服液体的阻力做功而转化内能。同理： 在真空中，电场力对正电荷做正功的过程是电场能转化为动能的过程； 实验和理论研究表明：电流通过电阻性用电器时，电场力做功的过程是电能转化为内能的过程。 在金属导体中，在电场力的作用下，做加速定向移动的自由电子要频繁地与金属正离子碰撞，并把定向移动的动能传给离子，使金属正离子的热运动加剧。平均看起来，可以认为大量自由电子以某一不变的速率做定向移动。可见：在电阻性元件中，通过自由电子与离子的碰撞，电能完全转化为内能。 所以，在某段电阻性电路中电流做的功等于这段电路发生的热量，又因为在纯电阻性电路中部分欧姆定律成立，所以有：（这就是我们初中学过的焦耳定律） 对应的热功率为P热=I2R 电流通过电动机时，电流做功的过程是电能转化为机械能和内能的过程。　　 4、电流通过电解槽时，电流做功的过程是电能转化为化学能和内能的过程。　　　　　 五、电功与电热的关系 根据以上分析：只有在纯电阻性电路中电功才等于电热，其关系如图1。 而在非纯电阻性电路中（如含有电动机、电解槽、变压器等）电功大于电热，其关系如图2。 无论是在纯电阻电路中，还是在非纯电阻性电路中，电势热都用焦耳定律计算。 电流在任何电路中，（纯阻性电路、非纯电阻性电路），电流所做的总功都等于。 六、例题讲解： 1、一台电动机，额定电压220V，线圈电阻0.4欧，在额定电压下通过的电流50A。求：（1）电动机的输入功率？（2）电动机的热功率？（3）电动机的输出功率？（输出的机械功率） 析与解：电动机属于非纯电阻性用电器。且本身有电阻，所以在工作时一定发热，且输入的电功率一定大于电热。 输入功率： 发热功率： 输出功率： 在电动机中大部分电能转化为机械能。少部分电能转化为电热。 2、不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V，40W”的灯泡，下列说法正确的是（ B、D ） 接在110V的电路上时的功率为20W 接在110V的电路上时的功率为10W 接在440V的电路上时的功率为0W 接在220V的电路上时的功率为0W 3、（2002 北京西城测试）如图所示，灯L上标有200W，电动机上标有2000W，在A、B两端加上220V电压时，灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作时的电阻。 3、一台电风扇，内电阻是20，接上220V的电压后，消耗的功率是66W，求： 电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流强度 电风扇正常工作时转化为机械能和内能的功率，电机的效率 若接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，此时通过电动的电流多大？电动机消耗的电功率和发热功率各是多大？ 4、（1998 潍坊模拟）某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物质量m=50Kg，电源的电压为U=110V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电阻中的电流I=5A，由此可知电动机的线圈电阻R为多大？ 宝应县城北高级中学高二物理集体备课教案 1 E机=W-Q W M + U U S B A 图1：电流通过电阻性元件，电能全部转化为电热。 R W=Q W 图2：电流通过电动机把电能转化为机械能和电热。 Q _ q