2022-2023学年人教版必修第三册 12.1 电路中的能量转化 课件（21张）

电路中的能量转化11“(2021年)9月24日，辽宁澎辉铸业有限公司因突发限电，导致排风系统停运，发生高炉煤气中毒事故。事故中，共有23人送至辽阳市中心医院救治。”大清早停水停电，家里一滴水没有，马桶都冲不了”“手机没有信号，完全上不了网”“家里没电做不了饭，下楼发现，都是找饭的人”……

问题：你能说出图中用电器的能量是如何转化的吗？3电热水壶热得快

思考与讨论：电热水器将电能转化为水的内能。电能是如何转化为内能的？一种能量通过怎样的途径可以转化为其他能量？4电能转化为水的内能，使水温升高.一、电功和电功率

思考：电荷定向运动，电场力对电荷是否做功？若做功，做什么功？电荷的电势能如何变化？5E

在导体中，电荷受电场力发生定向移动，电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少，转化为其他形式的能量。

电流做功即电荷受到恒定电场施加的电场力做功。电能即电荷的电势能。6E问题：电流做功即电荷受到恒定电场给予的电场力做功。恒定电场与静电场性质类似。

在时间t内，通过某截面的电荷量是多少？

如何求电场力对电荷做功？试推导电功表达式。7通过截面电荷量

q=It ①电场力对电荷做功

W=Uq ②将①式代入②式， W=UIt8同种材料、均匀导体，导线内各点场强大小相同.所有电荷移动距离相同，初、末位置的电势差相等.UU电功

单位时间内电流做的功叫做电功率.

单位：瓦(W)1W=1J/s=1V·A千瓦(kW)1kW=103W9W=UItP=UI

手机、电脑等电器长时间使用后温度升高。电流经过电阻，电阻产生热量。产生的焦耳热与哪些因素有关？如何计算？10笔记本散热器电脑主机散热孔二、焦耳定律焦耳出生于英国曼彻斯特附近的索尔福德，其父本杰明·焦耳经营一家大啤酒厂.1834年其父跟随化学家道尔顿学习，激发了焦耳对科学的兴趣.11詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（JamesPrescottJoule）1818-1889英国实验物理学家焦耳在其自传中写道：“道尔顿具有一种杰出的吸引学生追求真理的能力，正是由于他的教诲，第一次激发了我通过独创性研究增加自己新知识的愿望。”1838年，焦耳在父亲支持下，在家里建造一个实验室.1843年，建造了另一个更大的实验室，焦耳通过实验取得了许多重要发现.电流热效应规律(1840,《伏打电产生的热》)测定热功当量值焦耳历时30多年，采用不同方法，400多次实验测定热功当量值，为能量守恒定律的建立奠定坚实的实验基础121840年，焦耳向皇家学会提交“关于伏打电产生的热”的论文.文中详细描述了实验过程.所用仪器包括一个自制电流计、温度计、一个供缠绕金属导线的玻璃棒、各种金属导线和一个盛水的玻璃器皿.焦耳将金属导线盘旋绕在玻璃棒上，置于盛水玻璃器皿中.给线圈通过伏打电流，利用温度计测量水温的变化，确定热与电流、电阻的关系.13焦耳定律：电流通过导体产生的热量(焦耳热)跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通过时间成正比(与导体种类无关).

Q=I2Rt单位时间内产生的热量称为热功率.

P热=I2R

14三、电路中的能量转化15电能转化内能ACuCl2溶液阴极-+阳极CuCl2电能转化为机械能和内能.电能转化为化学能和内能.纯电阻电功全部转化为内能。例如热水器、灯泡等元件.电功率与热功率相等.

P=UI=I2R=P热欧姆定律成立，U=IR

P=UI=I2R=U2/R16

非纯电阻电能转化为焦耳热和其他形式能量(例如机械能(电动机)和化学能(电解池))问题：生活中哪些电器是非纯电阻？举例说明.例如：冰箱、洗衣机、空调、电风扇、电脑、手机等.17对于电动机，根据能量守恒定律P=P机+P热UI=P机+I2R

思考：对非纯电阻，欧姆定律成立吗？欧姆定律不成立，U>IR。18MUI例题

一电动机的线圈内阻0.4Ω.在电动机两端加220V电压时，电流是50A.试解决如下问题:(1)计算电流与内阻的乘积，并与电动机两端电压比较，你有何发现？(2)求电功率、热功率和机械功率.(3)若电动机突然发生故障，停止转动.电功率与热功率相等吗？热功率是多少？(4)电动机发生故障停止转动，工人师傅会立即跑去关闭电源.为什么？19课堂小结电功:W=UIt（电场力做功）.电功率P=UI焦耳定律：Q=I