La trayectoria del movimiento de un objeto es un movimiento curvo, que se denomina "movimiento curvilíneo". Cuando la fuerza externa neta sobre un objeto y la dirección de su velocidad no están en la misma línea recta, el objeto se mueve en una curva. La siguiente es una colección de planes de lecciones de la Ley de Joule que compilé para usted. Espero que les guste.
Colección de muestra 1 del plan de lección de la ley de Joule
Diseño e instrucciones de enseñanza
Análisis de libros de texto
La "Ley de Joule" es la "Ley de Joule" Curso Escolar de Física" El contenido del Capítulo 2 "Corriente Constante" del Módulo Electivo 3-1 de "Estándares", el contenido básico es "Trabajo eléctrico y energía eléctrica" y "Ley de Joule". Esta sección comprende la energía eléctrica y el calor eléctrico desde la perspectiva de la conversión de energía y distingue entre circuitos de resistencia pura y circuitos de resistencia no pura. El libro de texto no introduce la ley de Joule mediante inducción experimental, sino que la deriva del análisis de la ley de conservación de la energía.
El contenido didáctico de esta lección se selecciona del Capítulo 2, Sección 5 de la Optativa 3-1 de la edición de 2007 del libro de texto experimental estándar para cursos ordinarios de secundaria publicado por People's Education. El contenido del libro de texto consta de dos partes: "Trabajo eléctrico y energía eléctrica" y "Ley de Joule". En la sección "Trabajo eléctrico y energía eléctrica", el libro de texto introduce el concepto de trabajo eléctrico a partir de la conversión de energía eléctrica con base en la relación entre trabajo y energía, para luego obtener la fórmula de cálculo de la potencia eléctrica con base en el conocimiento del trabajo realizado. por la fuerza electrostática y la relación entre corriente y carga Enseñanza Puede guiar a los estudiantes a discutir la conversión de energía en los aparatos eléctricos, lo que les ayudará a comprender el significado físico del trabajo eléctrico: 1. Piense en el problema desde la perspectiva del trabajo realizado por. fuerza electrostática. Cuando la corriente eléctrica pasa a través de aparatos eléctricos, consume energía eléctrica y produce otras formas de energía. Este proceso de conversión de energía es el proceso de realización de trabajo por parte de la corriente. En esencia, es un proceso en el que la fuerza electrostática sí funciona, reduciendo la energía potencial eléctrica y aumentando otras formas de energía. La energía se conserva durante el proceso de conversión. 2. El trabajo es una medida de conversión de energía. La cantidad de trabajo realizada por la corriente es la cantidad de energía eléctrica que se convierte en otras formas de energía. Es decir, el trabajo eléctrico es igual a la reducción de energía eléctrica en el circuito. la clave para la conversión y conservación de energía en el circuito. 3. Al derivar la fórmula del trabajo eléctrico, dentro del tiempo t, es equivalente a mover la carga q de un extremo del circuito al otro extremo. El trabajo realizado al mover la carga se puede obtener a partir del conocimiento del campo electrostático en el Capítulo. 1. 4. Diferentes aparatos eléctricos realizan trabajos a diferentes velocidades. Al presentar el concepto de energía eléctrica, también puede aprender por analogía con conceptos como la velocidad para ayudar a los estudiantes a comprender el significado de la energía eléctrica nominal y hacerles saber el significado. de potencia eléctrica nominal y que los estudiantes conozcan el significado de potencia eléctrica nominal. Tener una comprensión general de las potencias nominales de los aparatos eléctricos comunes. La disposición de los materiales didácticos para esta parte del contenido está completamente en consonancia con la cognición y comprensión de los estudiantes, porque los estudiantes ya han aprendido el campo electrostático y la ley de conservación de la energía. el contenido es solo un proceso de evolución del conocimiento existente, por lo que favorece la comprensión de los estudiantes en un corto período de tiempo y elimina por completo los obstáculos para el aprendizaje posterior de los estudiantes. En la "Ley de Joule", la corriente en el circuito funciona y convierte la energía eléctrica en otras formas de energía, una de las cuales es muy común es la energía interna. Los profesores pueden utilizar electrodomésticos comunes, como motores y ventiladores, como ejemplos para guiar a los estudiantes en las discusiones. La energía eléctrica consumida por el motor se convierte en energía mecánica y energía interna. Hágales saber a los estudiantes que para los circuitos de resistencia no pura, la energía eléctrica y el calor eléctrico no son iguales. En este momento, el problema puede considerarse desde la perspectiva de la conservación de energía. Este grupo de estudiantes no solo puede aprender nuevos conocimientos sino también aprender física en la vida, que también es un vínculo importante entre la física y la vida.
2. Análisis de la situación académica
Los principales sujetos de enseñanza son estudiantes ordinarios de secundaria que han dominado el conocimiento de las relaciones funcionales y la electrostática simple. Los estudiantes tienen cierta capacidad de razonamiento analítico. la derivación de fórmulas simples es básicamente aceptable, pero esta sección se centra en analizar problemas de la ley de conservación de la energía, que es más engorroso y dificulta el aprendizaje de los estudiantes. Por lo tanto, el profesor de esta sección debe guiar a los estudiantes para que resuman. las cuestiones anteriores. Por un lado, resume la relación entre energía eléctrica y calor eléctrico, por otro lado, permite a los estudiantes comprender el método de pensamiento para analizar problemas desde la perspectiva de la conversión y conservación de energía. Después de estudiar esta sección, los estudiantes podrán resolver fácil y naturalmente problemas de conservación de energía más complejos en el futuro.
2. Plan de lección
Tema Ley de Joule Tiempo de enseñanza Estudiantes de segundo año de secundaria ordinaria
Objetivos de enseñanza Conocimientos y habilidades Comprender el significado físico de la fórmula de la energía eléctrica y entender la potencia real y la potencia nominal
Comprender la relación entre energía eléctrica y calor eléctrico, y comprender las condiciones aplicables de varias fórmulas que son equivalentes a la energía eléctrica y el calor eléctrico
Conocer la relación entre energía eléctrica y otras formas en circuitos de resistencia no pura La relación de conversión de energía, en este momento la potencia eléctrica es mayor que el calor eléctrico
Ser capaz de utilizar la perspectiva de conversión y conservación de energía para resolver el proceso y método de problemas simples de circuitos de resistencia no pura que contienen motores eléctricos
A través de ejemplos relevantes, permita que los estudiantes comprendan que el proceso de realizar trabajo mediante corriente eléctrica es el proceso de convertir energía eléctrica en otras formas de energía
Actitudes y valores emocionales
A través del estudio de esta lección, los estudiantes podrán comprender la universalidad de la ley de conservación de la energía
Enfoque de la enseñanza
Distinguir y dominar el cálculo de la potencia eléctrica y el calor eléctrico
Dificultades de enseñanza
Conservación de energía en circuitos por parte de los estudiantes La falta de comprensión perceptiva de la relación de transformación hace que sea difícil de aceptar
Métodos y estrategias de enseñanza
Métodos de enseñanza y estrategias de transformación de conceptos
Proceso de enseñanza Contenido principal del proceso de enseñanza Actividades de los estudiantes Actividades del profesor Introducción a la nueva lección (introducción de revisión)
Nueva lección didáctica
Repasar conocimientos: (1) Al mover una carga de un punto del campo eléctrico a otro punto, la fuerza electrostática hará trabajo sobre la carga:
p >EMBED Desconocido ______________Fórmula de definición
Si es un campo eléctrico uniforme: entonces hay
EMBED Desconocido
_____Suplemento: Si la fuerza del campo eléctrico no La energía potencial de trabajo positiva disminuirá. Si la fuerza del campo eléctrico realiza un trabajo negativo, la energía potencial aumentará. Hay conversión de energía en el proceso.
(2) También hemos aprendido sobre la corriente eléctrica, su fórmula de definición:
EMBED Desconocido
1. Trabajo eléctrico y energía eléctrica
La figura 2.5-1 representa un circuito muy pequeño. Las cargas se mueven direccionalmente de izquierda a derecha. El tiempo que les toma moverse desde el extremo izquierdo al extremo derecho de este circuito es t. Entonces sabremos que la cantidad total de carga que pasa por este circuito durante este periodo de tiempo es:
EMBED Unknown
La fuerza electrostática sí funciona en este circuito:
EMBED Desconocido
Si se reemplaza q, queda:
EMBED Desconocido La expresión de ________ potencia eléctrica
representa la cantidad de corriente en un circuito El trabajo realizado es igual al producto del voltaje U en ambos extremos de este circuito, la corriente I en el circuito y el tiempo de encendido t.
El trabajo realizado por la corriente por unidad de tiempo se llama potencia eléctrica.
EMBED Desconocido EMBED Desconocido
Resumen: (1) Definición: El trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre las cargas que se mueven direccionalmente en el circuito, denominado trabajo eléctrico, suele ser También se dice que es un logro actual.
(2) Esencia: La ley de transformación y conservación de la energía se refleja en el circuito, la energía eléctrica se convierte en otras formas de energía mediante el trabajo actual.
(3) Expresión:
(4) Significado físico: El trabajo realizado por la corriente en un circuito es igual al voltaje U en ambos extremos del circuito.
, el producto de la corriente I en el circuito y el tiempo de energización t.
(5) Unidad: La unidad de corriente es Amperio (A), la unidad de voltaje es Voltio (V) y la unidad de tiempo es Segundo (s), entonces la unidad de potencia eléctrica es Julio (J).
(6) La expresión de la potencia eléctrica:
El significado físico de la potencia eléctrica: La potencia P de la corriente que realiza trabajo en una sección del circuito es igual al producto de la corriente I y el voltaje U a través del circuito.
(7) Unidad: La unidad de trabajo es Joule (J), la unidad de tiempo es segundo (s) y la unidad de potencia es vatio (W)
EMBED Desconocido EMBED Desconocido EMBED Desconocido
(8) Potencia nominal: El voltaje requerido para el funcionamiento normal de los aparatos eléctricos se llama voltaje nominal, y la potencia consumida a este voltaje se llama potencia nominal.
En términos generales, el voltaje de un aparato eléctrico no puede exceder el voltaje nominal, pero cuando el voltaje es menor que el voltaje nominal, la potencia de salida del aparato eléctrico no es la potencia nominal, sino la potencia real. .
(9) Potencia real:
2. Ley de Joule
Cuando la corriente pasa a través de componentes como hornos eléctricos y lámparas incandescentes, toda la energía eléctrica se convierte en la energía interna del conductor. El trabajo W realizado por la corriente en este circuito es igual al calor Q emitido por este circuito, es decir:
Plan de lección de la ley de Joule, muestra 2
Objetivos de enseñanza
(1) Conocimientos y habilidades
1. Comprender el concepto de trabajo eléctrico, saber que el trabajo eléctrico se refiere al trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre cargas libres, comprender la fórmula del trabajo eléctrico, y poder realizar cálculos relevantes.
2.Comprender los conceptos y fórmulas de potencia eléctrica y ser capaz de realizar cálculos pertinentes.
3. Conocer la diferencia y conexión entre energía eléctrica y energía térmica.
(2) Proceso y método
Cultivar las habilidades analíticas y de razonamiento de los estudiantes derivando la fórmula de cálculo del trabajo eléctrico y la ley de Joule.
(3) Emociones, actitudes y valores
A través de la transformación y conservación de la energía eléctrica y otras formas de energía, se profundiza en la educación desde la perspectiva del materialismo dialéctico.
Enfoque docente: conceptos y fórmulas de trabajo eléctrico y potencia eléctrica; ley de Joule, conceptos y fórmulas de potencia electrotérmica.
Dificultad de enseñanza: la diferencia y conexión entre energía eléctrica y energía térmica.
Métodos de enseñanza: método de equivalencia, método de analogía, método de comparación, método experimental
Herramientas didácticas: bombilla (36 V, 18 W), voltímetro, amperímetro, fuente de alimentación, reóstato deslizante , Llaves, algunos cables, proyector, transparencias, pequeños motores de juguete
Proceso de enseñanza:
(1) Introducción de nuevas lecciones
Profesor: Después del electrodoméstico está encendido, puede convertir la energía eléctrica en otras formas de energía. Enumere los aparatos eléctricos que se usan comúnmente en la vida y explique su conversión de energía.
Estudiantes: (1) Las lámparas eléctricas convierten la energía eléctrica en energía interna y energía luminosa
(2) Los hornos eléctricos convierten la energía eléctrica en energía interna
; (3) El motor eléctrico convierte la energía eléctrica en energía mecánica.
(4) El electrolizador convierte la energía eléctrica en energía química.
Maestro: El proceso de utilizar aparatos eléctricos para convertir energía eléctrica en otras formas de energía es el proceso de realización de trabajo actual. ¿Qué factores están relacionados con la cantidad de trabajo realizado por la corriente y la velocidad del trabajo realizado por la corriente? En esta lección aprendemos sobre el trabajo eléctrico y la energía eléctrica.
(2) Realización de nuevas lecciones
1. Energía eléctrica y energía eléctrica
Maestro: Pida a los estudiantes que piensen en las siguientes preguntas
(1 ) ¿Cuál es la definición de trabajo de la fuerza del campo eléctrico?
(2) ¿Cuál es la definición de corriente eléctrica
Estudiantes: (1) La definición de trabajo de? la fuerza del campo eléctrico es W=qU
(2) La definición de corriente eléctrica I=
Maestro: Proyecte la figura 2.5-1 del libro de texto (como se muestra en la figura)
Como se muestra en la figura, una sección El voltaje en ambos extremos del circuito es U. Dado que existe una diferencia de potencial entre los dos extremos de este circuito, hay un campo eléctrico en el circuito. el circuito se mueve direccionalmente bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico, formando una corriente I, que pasa a través de este circuito en el tiempo t ¿Cuál es la cantidad de carga q en cualquier sección transversal de este circuito? : Durante el tiempo t, la cantidad de carga q que pasa por cualquier sección transversal de este circuito = It.
Profe: Esto equivale a mover estas cargas q de un extremo de este circuito al otro extremo en un tiempo t. En este proceso, ¿cuánto trabajo realizó la fuerza del campo eléctrico?
Estudiante: En este proceso, el trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico W=qU=IUt
Profesor: En este circuito El trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico también se conoce comúnmente como trabajo realizado por la corriente, denominado trabajo eléctrico.
Trabajo eléctrico:
(1) Definición: El trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico en un circuito es el trabajo realizado por la corriente, denominado trabajo eléctrico.
>(2) Definición: W=UIT
Profesor: ¿Cómo expresar la definición de potencia eléctrica en el lenguaje
Estudiante: El trabajo realizado por la corriente en un circuito? es igual a esta sección El producto del voltaje U a través del circuito, la corriente I en el circuito y el tiempo de encendido t.
Profesor: Por favor dígales a los estudiantes cuáles son las unidades de potencia eléctrica.
Estudiantes: (1) En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de potencia eléctrica es julio, referido. como julio, símbolo Sí J.
(2) Las unidades comunes de potencia eléctrica son: kilovatio hora, comúnmente conocido como "grado", y el símbolo es kW·h. Profesor: El significado físico de 1 kW·h ¿Qué es? ¿Cuántos julios son 1 kW·h?
Estudiante: 1 kW·h representa la energía eléctrica consumida por un aparato eléctrico con una potencia de 1 kW cuando funciona normalmente durante 1 hora.
1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J
Nota: Al utilizar la definición de potencia eléctrica para calcular, se debe tener en cuenta que la unidad de voltaje U es V, y la unidad de corriente I es A, la unidad de tiempo de encendido t es s y la unidad de potencia eléctrica calculada W es J.
Profesor: Al mismo tiempo, el trabajo realizado por la corriente que pasa por diferentes aparatos eléctricos es generalmente diferente. Por ejemplo, al mismo tiempo, el trabajo realizado por la corriente eléctrica que pasa por el motor de la locomotora eléctrica es significativamente mayor que el trabajo realizado por la corriente eléctrica que pasa por el motor del ventilador eléctrico. La cantidad de trabajo realizado por una corriente no es sólo la cantidad, sino también la velocidad. Para describir la velocidad del trabajo realizado por la corriente, se introduce el concepto de energía eléctrica.
(1) Definición: El trabajo realizado por la corriente por unidad de tiempo se llama potencia eléctrica. Sea P la potencia eléctrica.
(2) Fórmula de definición: P= =IU
(3) Unidad: Vatio (W), kilovatio (kW)
[Explicación] La corriente no trabajo La "velocidad" de la corriente es diferente de "cuánto" trabajo realiza la corriente. La corriente funciona rápidamente, pero no necesariamente hace mucho trabajo; la corriente funciona lentamente, pero no necesariamente hace menos trabajo.
Profesor: En mecánica, cuando hablamos de potencia, podemos dividirla en potencia promedio y potencia instantánea. ¿Hay alguna diferencia entre potencia promedio y potencia instantánea en energía eléctrica? Los estudiantes discuten en grupos.
Profesores y estudiantes acuerdan resumir:
(1) La potencia calculada usando P= es la potencia promedio en el tiempo t.
(2) Al calcular usando P=IU, si U es el voltaje en un momento determinado e I es la corriente en ese momento, entonces P=IU es la potencia instantánea en ese momento.
Maestro: ¿Por qué el libro de texto no menciona esto?
Discusión de los estudiantes, inspiración y orientación del maestro:
En este capítulo estudiamos la corriente constante, utilizando The La estructura del aparato eléctrico es cierta, y la corriente que pasa a través de él es una corriente constante, por lo que el voltaje en ambos extremos del aparato eléctrico debe ser un valor constante, por lo que el producto P de U e I no cambia con el tiempo, eso es decir, la potencia instantánea y la potencia promedio son siempre iguales, por lo que no es necesario ¿Cuáles son la potencia promedio y la potencia instantánea?
[Explicación] Al calcular usando la fórmula P=IU de energía eléctrica, la unidad de voltaje U es V, la unidad de corriente I es A y la unidad de potencia eléctrica P es W.
2. Ley de Joule
Profesor: Cuando la corriente eléctrica funciona, consume energía eléctrica. La forma de energía en la que se convierte la energía eléctrica está relacionada con los componentes eléctricos del circuito. En un elemento puramente resistivo, la energía eléctrica se convierte completamente en energía interna, por lo que el conductor se calienta.
Supongamos que solo hay un elemento resistivo puro en un circuito, su resistencia es R y la corriente que lo atraviesa es I. Intente calcular el calor Q generado por la corriente que pasa a través de esta resistencia dentro del tiempo t .
Estudiante: Resuelva el calor Q generado.
Solución: Según la ley de Ohm, el voltaje U=IR aplicado a ambos extremos del elemento resistivo
El trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre el elemento resistivo dentro del tiempo t es W=IUt=I2Rt
p>
Dado que solo hay elementos resistivos puros en el circuito, el trabajo W realizado por la corriente es igual al calor eléctrico Q.
El calor generado es
Q=I2Rt
El profesor señaló: Esta relación fue obtenida originalmente de forma experimental por el físico Joule, y se llama ley de Joule. Los estudiantes ya lo aprendieron en la escuela secundaria.
Actividades del estudiante: Resumir la definición, fórmula y unidades de potencia térmica.
Potencia térmica:
(1) Definición: La potencia generada por unidad de tiempo se denomina potencia térmica.
(2) Fórmula de definición: Pheat = =I2R
(3) Unidad: Watt (W)
[Experimento de demostración] Estudia la potencia eléctrica y la potencia térmica diferencias y conexiones.
(Proyección) Diagrama del circuito experimental y contenido experimental:
Tome un pequeño motor de juguete con una resistencia interna R=1,0 Ω y conéctelo al circuito como se muestra en la figura.
Completar tres ensayos de muestra sobre el plan de enseñanza de la ley de Joule
Análisis de la enseñanza
Los estudiantes ya han estado expuestos al contenido de la ley de Joule en la escuela secundaria, que ha sentó una cierta base para el estudio de esta lección. Conceptos básicos, pero en la escuela secundaria, la ley de Joule se estudiará desde las perspectivas del trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico y la conversión y conservación de energía, lo que plantea requisitos más altos para el aprendizaje de los estudiantes. La perspectiva energética involucrada en esta lección es un método importante para estudiar problemas eléctricos y otros problemas físicos. Además, el contenido de esta sección tiene amplias e importantes aplicaciones en la práctica. No solo es la base para el aprendizaje de conocimientos posteriores, sino también la base para el aprendizaje de los electricistas. Por lo tanto, esta clase no es solo una clase de enseñanza de conocimientos físicos, sino también una clase de penetración de métodos e ideas físicas. La enseñanza debe estar plenamente conectada con la realidad para consolidar y profundizar la comprensión de los conocimientos básicos y dominar los principios de los problemas prácticos.
Objetivos didácticos
1. Comprender el concepto de trabajo eléctrico, saber que el trabajo eléctrico se refiere al trabajo que realiza la fuerza del campo eléctrico sobre las cargas libres, comprender la fórmula del trabajo eléctrico, y poder realizar cálculos relevantes.
2.Comprender los conceptos y fórmulas de potencia eléctrica y ser capaz de realizar cálculos pertinentes.
3. Conocer la diferencia y conexión entre energía eléctrica y energía térmica.
4. Cultivar la capacidad analítica y de razonamiento derivando la fórmula de cálculo del trabajo eléctrico y la ley de Joule.
5. A través de la transformación y conservación de la energía eléctrica y otras formas de energía, cultivar aún más la perspectiva del materialismo dialéctico.
Puntos clave y dificultades de enseñanza
El cálculo de la energía eléctrica y el calor eléctrico es el punto clave de la enseñanza en esta lección. Centrándose en este punto de enseñanza, al implementar la enseñanza, habrá. varias dificultades de enseñanza: Corriente La derivación de la expresión trabajo y la diferencia en el proceso de conversión de energía entre circuitos resistivos puros y circuitos resistivos impuros.
Métodos y medios de enseñanza
1. Utilizar fórmulas de resolución de problemas para guiar a los estudiantes a conectar los conocimientos previos sobre las fuerzas del campo eléctrico y derivar la expresión del trabajo realizado por la corriente.
2. Conectar estrechamente con la realidad y permitir que los estudiantes aclaren la conversión de diversas energías eléctricas y otras formas de energía a través del análisis de casos.
3. Realice experimentos de demostración para que los estudiantes aclaren la diferencia en la conversión de energía entre circuitos de resistencia pura y circuitos de resistencia no pura.
eq o(sup7(), sdo5 (preparación previa a la clase))
Medios de enseñanza
Proyector, material didáctico multimedia, reóstato deslizante, pequeño ventilador eléctrico, Voltímetro, amperímetro, fuente de alimentación, llaves, cables.
Preparación de conocimientos
Cómo encontrar el trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre la carga en movimiento y la ley de Ohm.
eq o(sup7(), sdo5(proceso de enseñanza))
Introducción de nueva lección
[Evento 1]
Enseñanza Tareas: Crear situaciones e introducir nuevas lecciones.
Actividades para profesores y alumnos:
Introducción a la pregunta:
Pregunta 1: Después de energizar los aparatos eléctricos, la energía eléctrica se puede convertir en otras formas de energía. enumerelos. Los aparatos eléctricos de uso común en la vida diaria ilustran su conversión de energía.
Ejemplos de referencia: las lámparas eléctricas convierten la energía eléctrica en energía interna y la energía luminosa; los hornos eléctricos convierten la energía eléctrica en energía interna; los motores eléctricos convierten la energía eléctrica en energía mecánica; las células electrolíticas convierten la energía eléctrica en energía química. El proceso de utilizar aparatos eléctricos para convertir energía eléctrica en otras formas de energía es el proceso de realización de trabajo actual. Es decir, el proceso de realización de trabajo actual es el proceso de convertir energía eléctrica en otras formas de energía. Durante el proceso de conversión se sigue la conservación de energía, es decir, a medida que disminuye la energía eléctrica, aumentan otras formas de energía.
Pregunta 2: ¿Qué factores están relacionados con la cantidad de trabajo realizado por la corriente y la velocidad del trabajo realizado por la corriente?
En esta lección aprendemos sobre el trabajo eléctrico y energía eléctrica.
Promover la nueva lección
[Evento 2]
Tarea didáctica: derivar la expresión del trabajo realizado por la corriente eléctrica
Profesor y actividades estudiantiles:
p>
Reflexionar y discutir: (Pantalla multimedia) La longitud de un conductor es L, el área de la sección transversal es S, la resistencia es R, se aplica un voltaje U a ambos extremos del conductor, y la corriente que fluye a través del conductor es I.
Figura 2.5-1: Derivación de la expresión para el trabajo realizado por la corriente
(1) Según este modelo, ¿cuál es el trabajo real realizado por la corriente
Respuesta de referencia: La esencia del trabajo realizado por la corriente eléctrica es que la fuerza del campo eléctrico en el circuito realiza trabajo sobre las cargas que se mueven direccionalmente.(2) Utiliza los conocimientos adquiridos para deducir el trabajo realizado por la corriente después del tiempo t.
Posibles resultados: Los estudiantes no tienen idea de por dónde empezar. Se pueden utilizar preguntas para guiar a los estudiantes a pensar y derivar fórmulas.
Pida a los estudiantes que piensen en las siguientes preguntas:
(1) ¿Cuál es la definición de trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico?
(2) ¿Cuál es? la definición de corriente eléctrica?
Respuesta de referencia: (1) En el Capítulo 1, aprendimos el trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre la carga si la carga q se mueve de A a B bajo la acción de. la fuerza del campo eléctrico, la diferencia de potencial entre los dos puntos AB es UAB, entonces la fuerza del campo eléctrico funciona W = qUAB.
(2) Las cargas libres en el circuito se mueven direccionalmente bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico, formando una corriente I. Durante el tiempo t, la cantidad de carga que pasa por cualquier sección transversal de este circuito q= Él. Esto equivale a mover estas cargas q de un extremo de este circuito al otro extremo en el tiempo t.
Para una sección de conductor, la diferencia de potencial entre los dos extremos es U. Para mover la carga q de un extremo al otro, el trabajo de la fuerza del campo eléctrico W=qU forma una corriente en el conductor, y q=It (en el tiempo La cantidad de carga transportada dentro del intervalo t es q, entonces la cantidad de carga que pasa a través de la sección transversal del conductor es q, I=q/t), entonces W=qU=IUt . Esta es la expresión del trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico en el circuito, es decir, el trabajo eléctrico.
Conclusión: Trabajo eléctrico
(1) Definición: El trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre las cargas que se mueven direccionalmente en el circuito se llama trabajo eléctrico para abreviar y generalmente también se denomina trabajo eléctrico. Se dice que es obra de la corriente.
(2)Expresión: W=IUt.
①Significado físico: El trabajo realizado por la corriente en un circuito es proporcional al voltaje U en ambos extremos del circuito, la corriente I en el circuito y el tiempo de encendido t.
②Condiciones aplicables: I y U no cambian con el tiempo - corriente constante.
③Unidad: Joule (J) 1 J=1 V·A·s.
Tenga en cuenta que el trabajo es una medida de conversión de energía. Cuánto trabajo realiza la corriente, cuánta energía eléctrica se reduce y se convierte en otras formas de energía. Es decir, el trabajo eléctrico es igual a la reducción de energía eléctrica. energía en el circuito. Esta es la conversión de energía en el circuito y la clave para la conservación.
[Evento 3]
Tarea didáctica: derivar la expresión de la potencia eléctrica.
Actividades profesor-alumno:
Guía de preguntas: Al mismo tiempo, el trabajo realizado por la corriente que pasa a través de diferentes aparatos eléctricos es generalmente diferente. (Por ejemplo, al mismo tiempo, el trabajo realizado por la corriente eléctrica que pasa a través del motor de la locomotora eléctrica es significativamente mayor que el trabajo realizado por el ventilador eléctrico que pasa a través del motor). la corriente, pero también la velocidad. ¿Cómo describir la velocidad del trabajo realizado por la corriente?
Respuesta de referencia: ¿Se puede utilizar el trabajo realizado por la corriente por unidad de tiempo, es decir, el eléctrico? poder para expresar la velocidad del trabajo.
Conclusión: Energía eléctrica.
(1) Definición: El trabajo realizado por la corriente por unidad de tiempo.
(2) Expresión: P= eq f(W, t) =IU (aplicable a cualquier circuito).
(3) Unidad: Watt (W), 1 W=1 J/s.
Explique que la "velocidad" del trabajo realizado por la corriente es diferente del "cuánto" el trabajo realizado por la corriente. La corriente funciona rápidamente, pero no necesariamente hace mucho trabajo; la corriente funciona lentamente, pero no necesariamente hace menos trabajo.
(4) Potencia nominal y potencia real
Potencia nominal: La tensión requerida cuando el aparato eléctrico funciona normalmente se denomina tensión nominal, y la potencia consumida bajo esta tensión se denomina tensión nominal. potencia nominal.
Potencia real: la potencia de los aparatos eléctricos bajo tensión real. Potencia real P real = IU, U e I son el voltaje real a través del aparato eléctrico y la corriente real a través del aparato eléctrico, respectivamente.
Al final de la explicación, se debe enfatizar que las propiedades de cualquier circuito o aparato eléctrico especial no se utilizan en el proceso de derivación. Las expresiones de trabajo eléctrico y potencia eléctrica son aplicables a cualquier circuito cuyo. El voltaje y la corriente no cambian con el tiempo. Además, aquí W=IUt es el trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico, la energía eléctrica total consumida y la suma de otras formas de energía convertidas en energía eléctrica.
[Evento 4]
Tarea didáctica: Ley de Joule
Actividades del profesor y del alumno:
Reflexionar y discutir: Cuando pasa la corriente eléctrica A través de un conductor, el conductor debe generar calor y la energía eléctrica se convierte en energía interna. Este es el efecto térmico de la corriente eléctrica. Entonces, ¿qué factores están relacionados con el calor generado cuando la corriente eléctrica pasa a través de un conductor?
Conclusión: el físico británico Joule propuso la ley de Joule después de una larga investigación experimental.
(1) Ley de Joule: El calor generado por la corriente que pasa por un conductor es proporcional al cuadrado de la corriente, la resistencia del conductor y el tiempo de energización.
Expresión: Q=I2Rt.
(2) Potencia térmica: la cantidad de calor generada por unidad de tiempo, es decir, P=Q/t=I2R.
Piense y discuta: ¿El trabajo realizado por la corriente sobre el conductor en el circuito es igual al calor generado en el conductor?
Posibles resultados: Los estudiantes generalmente creen que W=IUt? , y según la ley de Ohm, U=IR, obtenemos W=I2Rt. La corriente realiza tanto trabajo, por lo que se libera calor Q=W=I2Rt.
Aquí hay un error: Q=W. Las preguntas pueden usarse para guiar a los estudiantes a pensar y descubrir:
●Cómo se puede ver que todo el trabajo realizado por el ¿La corriente se convierte en un aumento de energía interna? ¿Es posible al mismo tiempo? ¿Se puede convertir en otras formas?
●¿En qué circuito Q=W? >P)? ¿Por qué? Da un ejemplo
●Ley de Ohm I= ¿Cuáles son las condiciones aplicables para la ecuación f(U, R) y la fórmula de deformación?
¿Por qué? :
(1) La corriente se puede convertir en otras formas de energía. Tales como: secador de pelo, electrolizador, batería.
(2) Para circuitos de resistencia pura (circuitos que contienen solo calentadores eléctricos como lámparas incandescentes y hornos eléctricos), el trabajo realizado por la corriente se utiliza completamente para generar calor y la energía eléctrica se convierte en energía interna. energía, entonces el trabajo eléctrico W=Q, que Cuando W=Q=UIt=I2Rt con respecto a la conversión de energía en el circuito de resistencia no pura, además de convertirse en energía interna, la energía eléctrica también se convierte en energía mecánica, energía química, etc., entonces W>Q, es decir, W=Q+E other o P=Phot+Pother, UI=I2R+Pother.
(3) La ley de Ohm I= eq f(U, R) y la condición aplicable para la fórmula de deformación son circuitos de resistencia pura.
¿Cómo utilizar un pequeño ventilador de juguete para comprobar experimentalmente que la potencia eléctrica y la potencia térmica no son iguales?
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