新課標(biāo)人教版3-1選修三21電源和電流9-資料下載頁
2024-12-09 06:59本頁面
【導(dǎo)讀】3．從微觀意義上看電流的強(qiáng)弱與自由電子平均速率的關(guān)系。于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。先分析課本圖2。1-1說明該裝置只能產(chǎn)生瞬間電流。來，則水在重力的作用下定向運動，從水池A運動到水池B。中的水抽到水池A中，這樣可保持A、B之間的高度差，從而使水管中有源源不斷的水流。的電場，直到使導(dǎo)線中該方向合場強(qiáng)為零，而達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)。此時導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持。與導(dǎo)線平行，自由電子只存在定向移動。通過“思考與討論”讓學(xué)生區(qū)分靜電平衡和動態(tài)平衡。的電流叫脈動直流電。兩者相比，重力相當(dāng)于電場力，重力做功相當(dāng)于電場力做功，重力勢能相當(dāng)于電勢能，電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。其單位是：A·h，mA·h.
【正文】 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。 在第一章里我們學(xué)過電場力對電荷的功，若電荷 q在電場力作用下從 A搬至 B， AB兩點間電勢差為 UAB，則電場力做功 W=qUAB。 對于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢差為 U，把電荷 q從一端搬至另一端，電場力的功 W=qU，在導(dǎo)體中形成電流，且 q=It，（在時間間隔 t內(nèi)搬運的電量為 q，則通過導(dǎo)體截面電量為 q，I=q/t），所以 W=qU=IUt。這就是電路中電場力做功即電功的表達(dá)式。 表達(dá)式： W = Iut ① 【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)度和通電時間成正比。 ②適用條件： I、 U不隨時間變化 —— 恒定電流。 單位：焦耳（ J）。 1J=1V A s （ 2）電功率 ①定義：單位時間內(nèi)電流所做的功 ②表達(dá)式： P=W/t=UI（ 對任何電路都適用 ） ② 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 單位：為瓦特（ W）。 1W=1J/s ④ 額定功率和實際功率 額定功率 ：用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓，在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。 實際功率 ：用電器在實際電壓下的功率。 實際功率 P 實 =IU， U、 I分別為用電器兩端實際電壓和通過用電器的實際電流。 這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)說明 ：推導(dǎo)過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質(zhì)，電功和電功率的表達(dá)式對任何電壓、電流不隨時間變化的電路都適用。再者，這里 W=IUt是電場力做功，是消耗的總電能，也是電能所轉(zhuǎn)化的其他形式能量的總和。 電流在通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這就是電流的熱效應(yīng)，描述它的定量規(guī)律是焦耳 定律。 學(xué)生一般認(rèn)為， W=IUt，又由歐姆定律， U=IR，所以得出 W=I2Rt，電流做這么多功，放出熱量 Q=W=I2Rt。這里有一個錯誤，可讓學(xué)生思考并找出來。 錯在 Q=W，何以見得電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能增量？有無可能同時轉(zhuǎn)化為其他形式能？ 英國物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過長期實驗研究后提出焦耳定律。 2．焦耳定律 —— 電流熱效應(yīng) （ 1）焦耳定律 內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時間成正比。 表達(dá)式： Q=I2Rt ③ 【說明】：對純電阻電路（只含白熾燈、電爐等電熱器的電 路）中電流做功完全用于產(chǎn)生熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能， 故電功 W等于電熱 Q； 這時 W= Q=UIt=I2Rt （ 2）熱功率 ： 單位時間內(nèi)的發(fā)熱量。即 P=Q/t=I2R ④ 【注意】 ②和 ④都是電流的功率的表達(dá)式，但物理意義不同。 ②對所有的電路都適用，而④式只適用于 純電阻電路，對非純電阻電路（含有電動機(jī)、電解槽的電路）不適用。 關(guān)于非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化，電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等。這時 W 》 Q。 即 W=Q+E 其它 或 P =P 熱 + P 其它 、 UI = I2R + P 其它 引導(dǎo)學(xué)生分析 P56 例題（從 能量轉(zhuǎn)化和守恒入手）如圖 再增補兩個問題（ 1）電動機(jī)的效率。（ 2）若由于某種原因電動機(jī)被卡住，這時電動機(jī)消耗的功率為多少？ 最后通過“思考與討論”以加深認(rèn)識。注意， 在非純電阻電路中， 歐姆定律已不適用。 （三）小結(jié)：對本節(jié)內(nèi)容做簡要小結(jié)。并 比較 UIt 和 I2Rt 的區(qū)別和聯(lián)系，從能的轉(zhuǎn)化與守恒的角度解釋純電阻電路和非純電阻 電路中電功和電熱的關(guān)系。在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，故電功 W等于電熱 Q； 在非純電阻電路中，電能的一部分轉(zhuǎn)化為電熱，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能 (如機(jī)械能、化 學(xué)能 )，故電功 W大于電熱 Q。 （四）鞏固新課： 復(fù)習(xí)課本內(nèi)容 完成 P57 問題與練習(xí)：作業(yè) 4，練習(xí) 5。建議在對 1 的證明后，把相應(yīng)的 結(jié)論歸入串、并聯(lián)電路的規(guī)律中。 補充練習(xí)：某一用直流電動機(jī)提升重物的裝置如上圖所示，重物質(zhì)量 m=50kg，電源提供恒定電壓 U=110V，不計各處摩擦，當(dāng)電動機(jī)以 v=／ s的恒定速度向上提升重物時，電路中電流強(qiáng)度 I=5A，求電動機(jī)線圈電阻 R（ g=10m／ s2）。（ 4Ω）
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