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高中物理选修3-1焦耳定律

§2.5

恒定电流

一．电功和电功率

（1）定义：电流通过电路所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．

（2）实质：电场力对定向移动的电荷所做的功.

（3）公式：W=UIt

电功普适公式

（2）电功率：单位时间内电流所做的功

（1）物理意义：表示电流做功的快慢

1.电功

2.电功率

（3）公式：

1kw﹒h=3.6×106J

电功率普适公式

二、焦耳定律

1.电流通过导体时，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应。产生的热量叫焦耳热，也叫电热。

2.焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。

3、公式：Q＝I2Rt

4.热功率：单位时间内的发热量。

5、热功率公式：

热功普适公式

热功率普适公式

焦耳定律适用条件：适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．

纯电阻电路

非纯电阻电路

能量转化

电流做功全部转化为导体的内能

电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能

元件举例

三、电路中的能量转化

电阻、电炉丝、白炽灯等

电动机、电解槽等

1.纯电阻电路:

电能→内能

Q

I2Rt

W

UIt

=

I=U/R

M

2.非纯电阻电路:

电能→内能+其它形式的能

W

E其+Q

UIt

Q=I2Rt

I＜U/R

说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！

＞

指转化为内能的那部分电能!

纯电阻电路:

非纯电阻电路:

电能→内能

电能→内能+其它形式的能

Q

I2Rt

W

UIt

=

电功=电热

：W=Q

=UIt

=I2Rt

=U2t/R

电功率=热功率：P=P热=UI=I2R=U2/R

M

W

E其+Q

UIt

＞I2Rt

电功：W=UIt

电热：Q=I2Rt

电功率：P=UI

热功率：P热=I2R

W＞Q

P＞P热

例题、一个电动机，线圈电阻是0.4，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少?

解:电动机消耗的电功率P电、电动机的发热功率P热、转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律:

P电＝P热+P机

由焦耳定律:电动机的热功率为:P热＝I2R

消耗的电功率为:P电＝IU

因此电动机所做机械功的功率:P机＝P电－P热＝IU－I2R

根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为:

W＝P机t=(IU一I2R)t

=(5×220-52×0.4)×60J=6.5×104J

2、某一用直流电动机提升重物的装置如图所示．重物的质量m＝50kg，电源电动势ε＝110V．不计内阻及各处的摩擦，当电动机以v＝0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5A，由此可知电动机线圈的电阻R＝。

答案：4Ω