焦耳定律电路中能量的转化.pptx

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1、环节一:自学检测1、什么是电功？它的计算式是什么？它的单位是什么？2、什么是电功率？它的计算式是什么？它的单位是什么？3、焦耳定律的内容是什么？焦耳热的计算公式是什么？电功与焦耳热的大小相等吗？为什么会有电热的产生(焦耳定律的微观解释）？4、热功率的定义是什么？它的计算式是什么？它的单位是什么？电功率与热功率相等吗？第1页/共27页环节二：合作探究探究点（一）对电功和电功率的理解第2页/共27页 电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转化为化学能。化为化学能。电能转化为其他形式能

2、的过程就电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程。是电流做功的过程。一、电功一、电功 功是能量转化的量度，电流做了多少功就有功是能量转化的量度，电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。多少电能转化为其他形式的能。电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功。电荷的电场力做功。电场力对电荷做功，电荷电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，其他形式的能增加。的电势能减少，其他形式的能增加。1、定义：电场力、定义：电场力(或电流或电流)所做的功所做的功.电功是电能转化为其他形式能的量度电功是电能转化为其他形式能的量度.第3页/共27页电场力做功：

3、电场力做功：W=qU 一、电功一、电功一段电路两端的电压为一段电路两端的电压为U,通过的电流为通过的电流为I,则在时间则在时间t内通过这段电路任一横截的内通过这段电路任一横截的电荷量：电荷量：q=I tW=IUt2、公式、公式:第4页/共27页电流在一段电路中所做的功电流在一段电路中所做的功W等于这等于这段电路中的电流段电路中的电流 I、电路两端的电压、电路两端的电压U、通电时间通电时间 t 三者的乘积三者的乘积3、单位：焦、单位：焦(J)千瓦时千瓦时(kWh).1kWh3.6106J一、电功一、电功W=IUt2、公式、公式:1、定义：电场力、定义：电场力(或电流或电流)所做的功所做的功.电功

4、普适公式电功普适公式第5页/共27页1、定义：单位时间内电流所做的功、定义：单位时间内电流所做的功.表示电流做功的快慢表示电流做功的快慢电流在一段电路上做功的功率电流在一段电路上做功的功率P等于等于 电电流流I与这段电路两端的电压与这段电路两端的电压U的乘积的乘积3、单位：瓦、单位：瓦(W)千瓦千瓦(kW)1kW103W二、电功率二、电功率P=W/t=IU2、公式、公式:电功率普适公式电功率普适公式第6页/共27页环节二：合作探究探究点（二）对焦耳定律和热功率的理解第7页/共27页电热电热Q Q2、公式、公式:(1)推导：推导：电能电能全部全部转化为内能：转化为内能：Q=W=IUt欧姆定律：欧

5、姆定律：U=IRQ=I2 R t1、定义、定义:电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量.第8页/共27页焦焦耳耳定定律律：电电流流通通过过导导体体产产生生的的热热量量Q等等于于电电流流I的的二二次次方方、导导体体的的电电阻阻R 和和通电时间通电时间 t 三者的乘积三者的乘积 焦耳定律适用于焦耳定律适用于:纯电阻电路；非纯电阻电路纯电阻电路；非纯电阻电路 纯电阻电路：纯电阻电路：只含有只含有电热元件电热元件的电路的电路（如白炽（如白炽灯、电炉、电烙铁；及灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机转子被卡住的电动机）非纯电阻电路：非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或电路中含有在转动的电动机或

6、有在发生化学反应的电解槽的电路有在发生化学反应的电解槽的电路 Q=I2R t2、公式、公式:电热电热Q Q3、单位：焦、单位：焦(J)千瓦时千瓦时(kWh).电热普适公式电热普适公式第9页/共27页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 P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 的二次的二次方与导体电阻方与导体电阻R 的乘积的乘积P=Q/t=I2R2、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第10页/共27页环节二：合作探究探究点（三）区别W和Q,P和P热第11页/共27页纯电阻电路纯电阻电路:非纯电阻电

7、路非纯电阻电路:电能电能 内能内能电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能 QI2Rt WIUt=I=U/R电功电功=电热电热:W=IUt=I2RtU2t/R电功率电功率=热功率热功率：P=I U=U2/R =I2R=P热热 WW 其其QIUt I2RtIU/R电功：电功：W=IUt电热：电热：Q=I2Rt电功率：电功率：P=IU热功率：热功率：P热热=I2RRM=Q第12页/共27页环节二：合作探究完成教材P65 的讨论交流1、在电源内部，能量是如何转化的？2、在外电路上，能量是如何转化的？3、你能从能量转化与守恒的角度来理解闭合电路欧姆定律吗？第13页/共27页电源的三个功率以及关系电

8、源的三个功率以及关系第14页/共27页环节三：同步训练创新设计例2第15页/共27页第二课时第16页/共27页学习目标1、会计算电源的效率2、理解电源的输出功率与负载之间的关系第17页/共27页探究点一：电源的效率1、电源效率的定义（请阅读创新设计创新拓展）2、电源效率的计算第18页/共27页探究点二:电源的输出功率与负载的关系请阅读创新设计的创新拓展第19页/共27页电源的三个功率以及关系电源的三个功率以及关系第20页/共27页 电源的输出功率随外电阻变化的讨论电源的总功率P总=IE内耗功率：P内=I2r输出功率：P出=P-P内=IE-I2r=I U外=I2 R外当外电阻为纯电阻电路时当R外

9、=r时,P出最大，且最大值为 P出m=E24r(R外+r)2=E2+4r(R外-r)2R外P出=I2R外=E2R外由图可知:同一功率对应着两个电阻值,两个电阻值之间有何关系呢?第21页/共27页闭合电路的U-I图象 Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im1）右图中a为闭合电路的U-I图象b为部分电路(外电阻)的U-I图象 2）两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流.3）a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小 4）图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩形面积最大，即输出功率最大。第

10、22页/共27页环节三：同步检测第23页/共27页 例题：例题：已知如图，已知如图，E E=6V=6V，r r=4=4，R R1 1=2=2，R R2 2的变化范围是的变化范围是0 01010。求：。求：电源的最大输出功率；电源的最大输出功率；R R1 1上消耗的最大功率；上消耗的最大功率；R R2 2上消耗的最大功率。上消耗的最大功率。E rR2R1 2.25W；2W；1.5W。第24页/共27页同步练习：例2：如图所示，直线B为电源的U-I图线，直线A为电阻的U-I图线，用该电源和该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的效率分别是：A、电源的输出功率为4W；B、电源的输出功率为2W；C、电源的效率为33.3%D、电源的效率为67%第25页/共27页同步练习如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线。若A、B对应的横坐标为2A，那么线段AB表示的功率及I=2A对应的外电阻是A、2W,0.5B、4W,2C、2W，1D、6W,2第26页/共27页感谢观看！感谢观看！第27页/共27页