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1、焦耳定律分析,2.5,物理新人教版选修3-1,焦耳定律分析,一、电功和电功率,如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量,则电场力做功即：,焦耳定律分析,1电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功,在国际单位制中电功的单位是焦（J），常用单位有千瓦时（kWh）.,W=UIt,1kWh3.6106J,q=It,W=qU,焦耳定律分析,2电功率：单位时间内电流所做的功,（1）电功率表示电流做功的快慢,（2）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）,(3)用电器的额定功率与实际功率。,焦耳定律分析
2、,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,二、焦耳定律,热功率：单位时间内导体的发热功率,焦耳定律分析,电能转化为其他形式能量的过程,电流做功的实质：,纯电阻电路,非纯电阻电路,焦耳定律分析,纯电阻电路:,电能 内能,QI2Rt,WUIt,=,I=U/R,M,非纯电阻电路:,电能 内能+其它形式的能,W,W - Q,Q,UIt,I2Rt,IU/R,说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！,指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!,指转化为内能的那部分电能!,焦耳定律分析,纯电阻电路:,非纯电阻电路:,欧姆定律适用：I=U/R,电功 = 电热,=I2Rt,欧姆定律不适
3、用：IU/R,电功：W= UIt,电热：Q=I2Rt,电功率：P=UI,热功率：P热=I2R,焦耳定律分析,电热机,电,热,焦耳定律分析,例2、微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率是多少？,解:,焦耳定律分析,例3加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（ ） AP BU2/r CP2r/U2 DP-P2r/U2,非纯电阻电路中计算电功率只能用P=UI， 热功率只能用P热=I2R所以 正确的是
4、 （C）,焦耳定律分析,例题4：,对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ ）,CD,焦耳定律分析,小结与反思：,电功,电功率,热功率,焦耳热,纯电阻电路与非纯电阻电路的区别,欧姆定律的适用条件,焦耳定律分析,第六节 导体的电阻,焦耳定律分析,问题： “根据欧姆定律 导体的电阻R与加在导体两端的电压U成正比，跟导体中的电流I成反比，这种说法对吗？”,不正确,焦耳定律分析,与长度有关,决定导体电阻大小的因素有哪些？,与材料有关,与横截面积有关,问题的提出,焦耳定律分析,猜想：,电阻R与导线长度L间的定量关系可能会是怎样的？,电阻R与导线横截面积S间的定量关系可能会是怎样的？,焦耳定律分析,实验探
5、究：,一、实验方法的讨论,1.同种材料，S一定，探究电阻R与L的关系2.同种材料，L一定，探究电阻R与S的关系3.不同材料，S、L一定，探究R与材料的关系,实验方法-控制变量法,焦耳定律分析,V1,V2,焦耳定律分析,实验结论:,综上所述，有：,这样的关系具有普遍意义么？,同种材料，S一定，电阻R与L成正比 R L,同种材料，L一定，电阻与S成反比,焦耳定律分析,理论探究,L1、R1,1.导体的电阻R与长度L的关系,（提示从串并联知识去考虑）,讨论：,焦耳定律分析,R=R0/n,nS0,2.导体的电阻R与横截面积S的关系,焦耳定律分析,同种材料的导体，其电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积
6、S成反比。,数学表达式：,请求出你实验中的k值，并分析k有何意义？,得出结论:,比例系数k 有何意义？,思考：,焦耳定律分析,测电阻R,方法: 伏安法,实验电路图:,探究导体电阻与材料的关系,焦耳定律分析,电阻定律,1.内容：,同种材料的导体，其电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比，导体电阻与构成它的材料有关。,2.表达式:,是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。,焦耳定律分析,2、物理意义：电阻率是反映材料导电性能的物理量。,1、电阻率越大 表明在相同长度、相同 横截面积的情况下 ，导体的电阻越大 。,4、单位：,3、公式：,欧米（m)
7、,电阻率(),焦耳定律分析,几种材料在不同温度下的电阻率,焦耳定律分析,2、电阻率与温度的关系,金属：,T,半导体：,T,热敏电阻光敏电阻,电阻温度计,半导体的导电性能具有可控性,1、纯金属的电阻率小，合金的电阻率大,电阻率(),焦耳定律分析,R2,R1,电流方向,材料相同,厚度相同,上表面是正方形,两个导体,R1 = R2,思考与讨论：P58,h,h,焦耳定律分析,有一段导线，电阻是4，把它对折起来作为一条导线用，电阻是多大？ 如果把它均匀拉伸，使它长度为原来的两倍，电阻又是多大？,电阻变为原来的4倍,课堂训练,焦耳定律分析,课堂训练,2、同一半圆形金属片，如图所示，从不同方向测量其电阻(1)Ra、Rb是否相等？(2)如果不等，Ra、Rb谁大？ Ra、Rb比值是多少？,（1）不等(a)又短又“胖”,(b)又长又“瘦”; Ra Rb（2）若1/4圆形金属片电阻为R0,则(a)为两R0并联, Ra = R0 /2;(b)为两电阻串联, Rb =2 R0,所以Ra :Rb=1:4,焦耳定律分析,