【课件】电路中的能量转化+课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册+.pptx

第十二章 电能 能量守恒定律第一节 电路中的能量转化 思考与问题？现代生活中随处都可以看见用电设备和用电气，例如电灯，电视，电热水壶，电风扇，电动汽车等等。那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？回顾与思考分析下列用电器工作时，其能量是如何转化的?电能转化为机械能和热能电能转化为热能电能转化为化学能和热能a、电流流过电炉b、电流流过电解槽c、电流流过电动机电能转化为其它形式的能电流做功功是能转化的量度，功是能转化的量度，做功过程伴随着能量变化。做功过程伴随着能量变化。想一想1.功和能功和能之间有之间有什么关系？什么关系？想一想2.用电器工作时，电能转化为其他用电器工作时，电能转化为其他形式能形式能。是。是什么力做功？什么力做功？如何推导电功表达式电功表达式一、电功实质：等于恒定电场对自由电荷的静电力在这段电路中做的功公式：意义：电功是电能转化为其他形式的能的量度决定因素决定因素：电功与通过用电器的电量（通过用电器的电流和：电功与通过用电器的电量（通过用电器的电流和通电时间）和用电器两端的电压成正比。通电时间）和用电器两端的电压成正比。二、电功率定义：电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值公式：单位：瓦特（W）意义：电功率表示电流做功的快慢额定功率额定功率:用电器在额定电压下的功率用电器在额定电压下的功率.（铭牌上标出的功率）（铭牌上标出的功率）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.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.额定电压额定电压:用电器正常工作时电压用电器正常工作时电压.（铭牌上标出的电压）（铭牌上标出的电压）电功和电功率电功和电功率常用电路29寸彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压（V）220220220220220额定功率（W）15030080010015080012004060P额是个定值，P实是个变值，P额P实.（1）电功与电能的单位是相同的，因此，电功就是电能。()（2）电流做的功越多，电功率越大。()（3）电流做功的过程实质上就是静电力对自由电荷做功的过程。()判断判断？例1、四个定值电阻连成如图所示的电路。RA、RC的规格为“10V4W”，RB、RD的规格为“10V2W”。下列按消耗功率大小排列这四个定值电阻正确的是A.PAPCPCPAPDC.PDPAPCPBD.PAPCPBPD(1)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率都等于各电阻消耗的功率之和。(2)串、并联电路的功率分配：串联时电流相同，由PI2R可知，P与R成正比；并联时电压相同，由P可知，P与R成反比。(3)最大功率求法：先找出电路允许通过的最大电流或允许加的最大电压，然后利用PI2R或P求解。总结提升电热水器生成的热量 电流通过电热水器中的电热元件做工时，电 能 全 部 转 化 为 导 体 的 内 能。设通过电热水器的电流大小为I，加热管的电阻大小为R，电热水器通电时间为t，推 导 电 热 水 器 产 生 的 热 量 表 达 式。焦耳定律焦耳定律电流发热的功率三、焦耳定律1、原理导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应，产生的热量叫电热2、电热的实质电热的实质是电能通过电流做功转化为内能3、焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积。4、热功率：单位时间内的发热量例2、两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B并联在电路中，A的长度为2L，直径为d；B的长度为L，直径为2d，那么通电后，A、B在相同的时间内产生的热量之比为A.QAQB18B.QAQB81C.QAQB12D.QAQB41电流通过某导体产生的热量电流通过某导体产生的热量,跟跟电流的二次方电流的二次方成正比成正比，跟导体，跟导体的电阻及通电时间成正比。的电阻及通电时间成正比。焦耳定律总结提升焦耳定律总结提升电电流流通通过过电电热热水水器器，电电炉炉等等电电热热元元件件做做功功时时，电能电能全部全部转化为导体的内能。转化为导体的内能。这个关系式最初是由焦耳通过实验直接得到的，物理学中就把它叫这个关系式最初是由焦耳通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作作焦耳定律焦耳定律（Jouleslaw）。）。焦耳u说明：说明：焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。n热功率热功率：n(1)(1)单位时间内导体的发热量叫做单位时间内导体的发热量叫做热功率热功率;n(2)(2)热功率热功率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=I2 R P=UI（一切电流做功的功率）（一切电流做功的功率）总功率总功率（专指电流发热的功率）（专指电流发热的功率）热功率热功率焦耳定律总结提升焦耳定律总结提升 如图，当电动机接上电源后，会带动如图，当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？的关系又如何？思考讨论思考讨论：思考与讨论思考与讨论 如果电路中有电动机或者正在充电的电池如果电路中有电动机或者正在充电的电池，那么电能除了转化为内能之外，还转化，那么电能除了转化为内能之外，还转化为机械能和化学能。为机械能和化学能。只含有电阻的电路，把电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件;电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路，把电能转化为内能和其它形式的能。纯电阻电路纯电阻电路：非纯电阻电路非纯电阻电路：认识两种电路纯电阻电路:电能内能QI2Rt WIUt=I=U/R非纯电阻电路:电能内能和其它形式的能WW其+QIUt I2RtIU/R说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路！指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!指转化为内能的那部分电能!四、四、电路中的能量转化电路中的能量转化RM纯电阻电路:非纯电阻电路:I=U/R电功=电热:W=IUt=I2RtU2t/R电功率=热功率：P=I U=U2/R =I2R=P热 IU/R电功：W=IUt电热：Q=I2Rt电功率：P=IU热功率：P热=I2RRM=Q电动机电动机是一种是一种非纯电阻非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能用电器，它把电能转化为机械能和热能。在在电路计算中，欧姆定律电路计算中，欧姆定律不不再适用再适用。电动机电动机问题问题：四、四、电路中的能量转化电路中的能量转化1 1输入输入功率：电动机的总功率功率：电动机的总功率；P总总UI2 2输出输出功率：电动机做有用功的功率功率：电动机做有用功的功率；3 3热热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热；P热热I2r4 4功率功率关系关系：P总总P出出P热热5 5电动机的电动机的效率效率：电动机电动机问题问题：电功与电热的计算公式比较电功与电热的计算公式比较:(1)电热QI2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。()(2)任何电路中的电功WUIt，电热QI2Rt，且WQ。()(3)电功WUIt在任何电路中都适用，QI2Rt只在纯电阻电路中适用。()(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈电阻产生的电热。()判断判断？例3、在如图所示的电路中，输入电压U恒为8V，灯泡L标有“3V6W”字样，电动机线圈的电阻RM0.5。若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是A.电动机的输入电压是8VB.流过电动机的电流是10AC.电动机的效率是80%D.整个电路消耗的电功率是10W电动机的输入电压U1UUL8V3V5V，故A错误；整个电路消耗的电功率P总UI82W16W，故D错误。电路中的能量转化电功和电功率电功：电功率：额定功率和实际功率焦耳定律和热功率焦耳定律：热功率：纯电阻电路和非纯电阻电路今天你学到了什么?课堂小结谢谢大家