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高中物理知識(shí)點(diǎn)(三)

 任謙Leo 2018-02-13


焦耳定律


1、電功


定義:電路中電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的電荷所做的功,簡(jiǎn)稱電功,通常也說成是電流的功。用W表示。


實(shí)質(zhì):是能量守恒定律在電路中的體現(xiàn)。即電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,在轉(zhuǎn)化過程中,能量守恒,即有多少電能減少,就有多少其他形式的能增加。


【注意】功是能量轉(zhuǎn)化的量度,電流做了多少功,就有多少電能減少而轉(zhuǎn)化為其他形式的能,即電功等于電路中電能的減少,這是電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關(guān)鍵表達(dá)式:
W = Iut   

 

【說明】:①表達(dá)式的物理意義:電流在一段電路上的功,跟這段電路兩端電壓、電路中電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比。
②適用條件:I、U不隨時(shí)間變化——恒定電流


2、電功率


①定義:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功
②表達(dá)式:
P=W/t=UI
(對(duì)任何電路都適用)
上式表明:電流在一段電路上做功的功率P,和等于電流I跟這段電路兩端電壓U的乘積。
③額定功率和實(shí)際功率
額定功率:用電器正常工作時(shí)所需電壓叫額定電壓,在這個(gè)電壓下消耗的功率稱額定功率。
實(shí)際功率:用電器在實(shí)際電壓下的功率。實(shí)際功率
P實(shí)=IU,U、I
分別為用電器兩端實(shí)際電壓和通過用電器的實(shí)際電流。



3、 焦耳定律:


電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,跟電流的二次方,導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間成正比公式:Q=I2Rt
說明:a.(1)式表明電流通過導(dǎo)體時(shí)要發(fā)熱,焦耳定律就是研究電流熱效應(yīng)定量規(guī)律的。
b.(1)式中各量的單位.


4、 電功和電熱的關(guān)系:


設(shè)問: 電流通過電路時(shí)要做功,同時(shí),一般電路都是有電阻的,因此電流通過電路時(shí)也要生熱.那么,電流做的功跟它產(chǎn)生的熱之間,又有什么關(guān)系呢?


(1)、純電阻電路.
電阻R,電路兩端電壓U,通過的電流強(qiáng)度I.
電功即電流所做的功:
W=UIt.
電熱即電流通過電阻所產(chǎn)生的熱量:
Q=I2Rt
由部分電路歐姆定律:
U=IR
W=UIt=I2Rt=Q
表明: 在純電阻電路中,電功等于電熱.也就是說電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能
電功表達(dá)式:
W=UIt=I2Rt=(U2/R)/t
電功率的表達(dá)式:
P=UI=I2R=U2/R


電燈L和電動(dòng)機(jī)M的串聯(lián)電路中,電能各轉(zhuǎn)化成什么能?


電流通過電燈L時(shí),電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為光能.電流通過電動(dòng)機(jī)時(shí),電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能.
電流通過電動(dòng)機(jī)M時(shí)
電功即電流所做的功(電動(dòng)消耗的電能):
W=UIt
電熱即電流通過電動(dòng)機(jī)電阻時(shí)所產(chǎn)生的熱量:
Q=I2Rt
W(=UIt)=機(jī)械能+Q(=I2Rt)
表明: 在包含有電動(dòng)機(jī),電解槽等非純電阻電路中,電功仍等于UIt,
電熱仍等于I2Rt.

但電功不再等于電熱而是大于電熱了.
UIt>I2Rt
      電功表達(dá)式:
W=UIt≠Q(mào)=I2Rt
電功率表達(dá)式:
P=UI≠I2R
發(fā)熱功率表達(dá)式:
P=I2R≠UI


5、應(yīng)用歐姆定律須注意對(duì)應(yīng)性。


(1)選定研究對(duì)象電阻R后,I必須是通過這只電阻R的電流,U必須是這只電阻R兩端的電壓。該公式只能直接用于純電阻電路,不能直接用于含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等用電器的電路。


(2)公式選取的靈活性。
①計(jì)算電流,除了用外,還經(jīng)常用并聯(lián)電路總電流和分電流的關(guān)系:I=I1+I2
②計(jì)算電壓,除了用U=IR外,還經(jīng)常用串聯(lián)電路總電壓和分電壓的關(guān)系:U=U1+U2
③計(jì)算電功率,無論串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián),總功率都等于各電阻功率之和:P=P1+P2


對(duì)純電阻,電功率的計(jì)算有多種方法:
P=UI=I2R
    以上公式I=I1+I2、U=U1+U2和P=P1+P2既可用于純電阻電路,也可用于非純電阻電路。既可以用于恒定電流,也可以用于交變電流。





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