新课标人教版3-1选修三23欧姆定律10

新课标人教版3-1选修三23欧姆定律10内容摘要：

们可以更好地理解这两个重要概念． 在导体两端加上电压，导体内就建立了电场．电场力在推动自由电子定向移动中要做功．设导体两端的电压为 U，通过导体横截面的电量为 q，那么，从上一章讲的可知，电场力所做的功 W=qU．由于 q=It，所以， W=UIt． 上式中 W、 U、 I、 t的单位应分别用焦、伏、安、秒． 电场力做的功常常说成是电流做的功，简称电功．所以， 电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比． 电流通过用电器做功的过程，实际上是电能转化为其他形式的能的过程．电流通过电动机做 功，电动机转动起来，电能转化为机械能；电流通过电炉做功，电炉变热，电能转化为内能．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．电流做功消耗的电能是由电源供给的．电流在整个电路中做了多少功，电源就提供了多少电能． 电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值叫做电功率．用 P 表示电功率，那么 P=UI． 上式中 P、 U、 I的单位分别用瓦、伏、安． 可见， 一段电路上的电功率，跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比． 用电器上通常都标明它的电功率和电压，叫做用电器的额定功率和额定电压．如果给它加上的电压等于额定电压 ，它在工作时消耗的功率就等于额定功率，这时用电器正常工作．但是，如果用电器的工作电压不等于额定电压，实际消耗的功率就不再等于额定功率了．例如，标有 “220V40W” 的灯泡，接在 220 伏的电源上，灯泡正常发光．这时通过 在 110 伏的电源上，通过它的电流变小 ，它消耗的功率就小于额定功率，灯泡会变得昏暗不亮．如果把它接在高于 220 伏的电源上，通过它的电流增大，消耗的功率就大于额定功率，有烧坏灯丝的危险．所以，在把用电器接通电源之前，必须查清用电器的额定电压与电源电压是否一致． 练习三 （ 1）在学校、家庭或其他方便的地方观察几种常见的用电器，记下它们的额定功率和额定电压．自己设计一个表格，把观察的结果抄在作业本上． （ 2）在用电器功率为 、电源电压为 220V 的电路中，应不应该选用熔断电流为 6A的保险丝。 （ 3）日常使用的电功单位是千瓦时（俗称 “ 度 ” ），等于功率为 1kW 的电流在 1h 内做的功．千瓦时等于多少焦耳。 （ 4）额定电压是 220V，功率是 40W、 60W、 100W 的灯泡，正常发光时的电阻是多少。 （ 5）在电阻器上除了标明电阻值，还标明额定功率值．这是它工作时允许消耗的最大功率，超过这个功率，电阻器会被烧坏．有一个 “2k ① 允许加在这个电阻器上的最大电压是 ______V； ② 这个电阻器上能通过的最大电流是 ______A； ③ 给这个电阻器加上 10V 的电压时，它消耗的功率是 ______W． 五、焦耳定律 我们知道，电流通过导体时，导体总要发热，这是电流的热效应．电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关呢。 英国物理学家焦耳（ 1818～ 1889）用实验研究了这个问题后指出： 电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻和通电时间成正比 ．这就是我们在初中学过的焦耳定律．用 Q 表示热量， I 表示电 流， R表示电阻， t表示时间，焦耳定律可以写成如下的公式： Q=I2Rt． 在这个式子中， I、 R、 t的单位分别是安、欧、秒，热量的单位是焦． 电流通过电路时要做功，同时，一般电路都是有电阻的，因此电流通过电路时也要生热．那么，电流做的功跟它产生的热之间，又有什么关系呢。 如果电路中只含有电阻，即所谓纯电阻电路，由于 U=IR，因此 UIt=I2Rt．这就是说，电流所做的功 UIt 跟产生的热量 I2Rt 是相等的．在这种情况下，电能完全转化为电路的内能．这时电功的公式也可以写成： 如果不是纯电阻电路，电路中还包含电动机、电解槽等用电器，那么，电能除部分转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等．这时电 功仍然等于 UIt，产生的热量仍然等于 I2Rt 但电流所做的功已不再等于产生的热量，而是大于这个热量；加在电路两端的电压 U 也不再等于 IR， 例如，一台电动机，额定电压是 110 伏，电阻是 欧，在正常工作时通过的电流是 50 安．每秒钟内电流做的功是 UIt=10 3J．由于电动机线圈有电阻而每秒钟内产生的热量是 I2Rt=10 3J．可见，电功比电热大很多．电流做功消耗的电能大部分转化为机械能，小部分转化为内能． 总 之，只有在纯电阻电路里，电功才等于电热；在非纯电阻电路里，要注意电功和电热的区别． 练习四 （ 1）额定电压是 220V、电阻是 160Ω。