【高中物理】电路中的能量转化（课件） 2023-2024学年高二物理人教版2019必修第三册.pptx

第十二章 电能 能量守恒定律 人教版 必修三第一节第一节 电路中的能量转化电路中的能量转化 Uq电路中电荷定向移动的示意图 目前，家庭照明已由“白炽灯时代”过渡到“节能灯时代，再过渡到现在的 LED 灯时代，一个功率为 10W 的节能灯的亮度与一个功率仅为 5W 的 LED 灯相当，那么，你知道这些电灯中的能量是怎样转化的吗？问题引入问题引入 电能转化为内能电能转化为内能 电能转化为机械能电能转化为机械能 电能转化化学能电能转化化学能 电能转化为其它形式的能电能转化为其它形式的能 电流做功电流做功下列现象中能量是如何转化的下列现象中能量是如何转化的?电热水壶通电电动机通电蓄电池充电W=qUq=ItW=UIt 电流做功的实质：电流做功的实质：恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其它形式的能增加。减小，其它形式的能增加。适用于任何用电器适用于任何用电器一、电功和电功率Uq电路中电荷定向移动的示意图2 2、大小度量：、大小度量：电势能减小量在数值上等于电功。电势能减小量在数值上等于电功。1 1、物理意义：、物理意义：量度电能转化为其它形式的能的多少。量度电能转化为其它形式的能的多少。3 3、决定因素：、决定因素：电功与通过用电器的电量（电功与通过用电器的电量（通过用电器的电流通过用电器的电流和通电时间和通电时间）和用电器两端的电压成正比。）和用电器两端的电压成正比。任意电路任意电路纯电阻电路纯电阻电路（一）、电功：5 5、单位换算、单位换算：J 1kWh=3.6106J4 4、矢量标量：、矢量标量：标量标量6 6、测量方法：、测量方法：电能表、伏安法等。电能表、伏安法等。（一）、电功：2 2、大小度量大小度量：1 1、物理意义物理意义：反映电流（静电力）做功的快慢程度。反映电流（静电力）做功的快慢程度。3 3、决定因素：、决定因素：电功率与通过用电器的电流和用电器两端的电压成正比。电功率与通过用电器的电流和用电器两端的电压成正比。任意电路任意电路纯电阻电路纯电阻电路（二）、电功率：5 5、单位换算、单位换算：W 1kW=103W4 4、矢量标量：、矢量标量：标量标量6 6、测量方法：、测量方法：电压表和电流表电压表和电流表（二）、电功率：额定功率额定功率额定功率额定功率额定功率额定功率用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）实际电压实际电压实际电压实际电压实际电压实际电压用电器实际工作时的电压用电器实际工作时的电压用电器实际工作时的电压用电器实际工作时的电压用电器实际工作时的电压用电器实际工作时的电压实际功率实际功率实际功率实际功率实际功率实际功率用电器在实际电压下的功率用电器在实际电压下的功率用电器在实际电压下的功率用电器在实际电压下的功率用电器在实际电压下的功率用电器在实际电压下的功率额定电压额定电压额定电压额定电压额定电压额定电压（三）、额定电压与电功率：实际功率与额定功率的概念实际功率与额定功率的关系实实际际电电压压大于等于小于额额定定电电压压实实际际功功率率大于等于小于额额定定功功率率影响寿命影响寿命正常工作正常工作不能正不能正常工作常工作（三）、额定电压与电功率：C CAL1BL2CL3DL4B【针对训练【针对训练1 1】如图所示，电源电动势为E，内阻为r，合上开关S后各电灯都能发光。如果某一时刻灯L1的灯丝烧断，之后各灯虽亮度变化，但并未损坏，则（）AL3变亮，L2、L4变暗BL2、L3变亮，L4变暗CL4变亮，L2、L3变暗DL3、L4变亮，L2变暗二、焦耳定律1.1.理论推导理论推导2.2.两种表述：两种表述：（1 1）文字表述：）文字表述：电流通过某导体，在时间电流通过某导体，在时间t t内产生的热量内产生的热量,跟电流的平方、跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。导体的电阻和通电时间成正比。（2 2）公式表述：）公式表述：电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能适用任何用电器3.3.热功率热功率（1 1）定义）定义:单位时间内的发热量单位时间内的发热量.热功率热功率P等于通电导体中电流等于通电导体中电流 I 的二次方与导体电阻的二次方与导体电阻R 的乘积的乘积P热热=I2R（2）公式）公式:（3）单位：瓦）单位：瓦(W)千瓦千瓦(kW)热功率普适公式热功率普适公式P热热=I2R三、电路中的能量转化 如图，当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？思考讨论：一种提升重物用的直流电动机利用电动机制成的风扇1.纯电阻电路:欧姆定律适用：I=U/R电功=电热=I2RtW=Q=UIt=U2t/R电能电能 内能内能 QI2Rt WUIt=I=U/R电功电功 =电热电热：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R电功率电功率=热功率热功率：P=P热=UI =I2R =U2/R电功等于电热 电能电能 内能内能 +其它形式的能其它形式的能MWW-QQUIt I2RtIU/R电功：电功：W=UItW=UIt电热：电热：Q=IQ=I2 2RtRt电功率：电功率：P=UIP=UI热功率：热功率：P P热热=I=I2 2R R电功大于电热2.非纯电阻电路:UIt I2Rt欧姆定律不适用：IU/R电功：W=UIt电热：Q=I2Rt电功率：P=UI热功率：P热=I2R3.与电动机有关的功率计算1 1电动机的特性电动机的特性电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能在电路计算中，欧姆定律不再适用械能和热能在电路计算中，欧姆定律不再适用2输入功率：输入功率：电动机的总功率由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总UI.3输出功率：输出功率：电动机做有用功的功率4热功率：热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率 P热I2r.5功率关系功率关系：P电P机P损，P电UI，若只考虑线圈发热产生的能量损失，则P损P热I2R。6电动机的效率电动机的效率：.四、课堂练习1某数码相机的锂电池电动势为某数码相机的锂电池电动势为7.2V，容量为，容量为800mAh，能连续拍摄约，能连续拍摄约300张照片。根据以上信息估算每拍摄一张照片消耗的电能最接近（）张照片。根据以上信息估算每拍摄一张照片消耗的电能最接近（）A0.02JB20JC70JC四、课堂练习2.一台电动机，线圈的电阻是 0.4，当它两端所加的电压为 220 V 时，通过的电流是 5 A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？四、课堂练习A A甲图中电源效率为甲图中电源效率为90%90%B B甲图中定值电阻为甲图中定值电阻为55C C乙图中电动机的内阻为乙图中电动机的内阻为77D D乙图中电动机正常工作电压为乙图中电动机正常工作电压为1.4V1.4VAD五、课堂小结五、课堂小结一、电功和电功率一、电功和电功率二、焦耳定律二、焦耳定律三、电路中的能量转化三、电路中的能量转化3.3.额定电压与电功率额定电压与电功率1.1.电功电功2.2.电功率电功率1.1.理论推导理论推导2.2.两种表述两种表述3.3.热功率热功率3.3.与电动机有关的功率计算与电动机有关的功率计算1.1.纯电阻电路纯电阻电路2.2.非纯电阻电路非纯电阻电路