人教版高中物理必修三 （电路中的能量转化） 课件

电路中的能量转化第十二章

电能能量守恒定律

现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，例如电灯、电视、电热水壶、电动汽车等。那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗?对标导学电能→内能电能→机械能电能→化学能思考：功是能量转化的量度，电能→其它能，是什么在做功呢？电流对标导学[学习目标]1.理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别.一、电功和电功率1.电功(1)电功是指电路中

力对定向移动的电荷所做的功，电流做功的过程就是

能转化为其他形式能的过程.(2)电功的计算公式：W＝

.单位：

，符号为

.常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1kW·h＝

J.静电电IUt焦耳J3.6×106自学静悟2.电功率(1)定义：单位

内电流所做的功.(2)公式：P＝

＝

.(3)单位：瓦特，符号：W.(4)意义：表示电流做功的快慢.时间UI自学静悟自学静悟二、焦耳定律1.焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟

成正比，跟导体的

及

成正比.(2)表达式：Q＝

.2.热功率(1)定义：

内的发热量称为热功率.(2)表达式：P＝

.(3)物理意义：表示电流

的物理量.电流的二次方电阻通电时间I2Rt单位时间I2R发热快慢

(1)电吹风工作时，将电能转化为什么能？合作学习一、电功和电热的理解答案电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能.(2)电熨斗工作时，将电能转化为什么能？答案电熨斗工作时，将电能转化为内能.纯电阻电路非纯电阻电路纯电阻电路和非纯电阻电路的比较

纯电阻电路非纯电阻电路能量转化情况电功和电热的关系W＝Q即IUt＝I2Rt＝

tW＝Q＋E其他UIt＝I2Rt＋E其他电功率和热功率的关系P＝P热，即IU＝I2R＝P＝P热＋P其他即IU＝I2R＋P其他欧姆定律是否成立U＝IR

I＝

成立U＞IR

I＜

不成立电功和电热的比较例1

(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是A.电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B.W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝

t只适用于纯电阻电路C.在非纯电阻电路中，UI>I2RD.焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路√√√例2规格为“220V

36W”的排气扇，线圈电阻为40Ω，求：(1)接220V的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；答案35W

1W解析排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40W≈1W.转化为机械能的功率为P机＝P－P热＝(36－1)W＝35W.(2)如果接上(1)中电源后，扇叶卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率.答案1210W

1210W解析扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5W＝1210W.辨析用电器的额定电压、额定功率、实际功率。额定电压：表示用电器正常工作时的电压．额定功率：是用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压时消耗的功率，例“220V、25W”的白炽灯．实际功率：用电器在工作中实际消耗的电功率．若用电器在额定电压下工作，则P实＝P额，若用电器工作电压不等于额定电压，则P实≠P额．1.W＝UIt是电功的计算式，P电＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路.Q＝I2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I通过电阻R时在t时间内产生的热量，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路的热功率.2.只有在纯电阻电路中才有W＝Q，P电＝P热，而在非纯电阻电路中W＞Q，P电＞P热.3.在纯电阻电路中，由UIt＝I2Rt得I＝

，即欧姆定律成立；在非纯电阻电路中，由UIt＞I2Rt知U＞IR，即欧姆定律不成立.点评精讲例3小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1Ω)与规格为“4V

4W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5Ω的电阻串联，然后接至U＝12V的电源上，如图1所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：(1)通过电动机的电流；合作学习二、非纯电阻电路功率的分析与计算图1答案0.6A流经电动机的电流I＝IR－IL＝0.6A.(2)电动机的输出功率P出；答案2.04W解析电动机消耗的总功率P＝ULI＝4×0.6W＝2.4W电动机的热功率P热＝I2r＝(0.6)2×1W＝0.36W电动机输出功率P出＝P－P热＝2.4W－0.36W＝2.04W(3)电动机的效率.答案85%解析电动机的效率：点评精讲1.电动机的功率和效率(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P入＝UI.(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r.(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝IU－I2r.例4额定电压都是110V、额定功率PA＝100W、PB＝40W的灯泡两盏，若接在电压为220V的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是

合作学习三、纯电阻电路中的功率分配及计算√解析判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有P＝UI＝

，可知RA＜RB.对于A电路，由于RA＜RB，所以UB＞UA，且有UB＞110V，B灯被烧毁，UA＜110V，A灯不能正常发光.对于B电路，由于RB＞RA，A灯又并联滑动变阻器，并联电阻小于RB，所以UB＞U并，B灯被烧毁，A灯不能正常发光.对于C电路，B灯与滑动变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光.对于D电路，若滑动变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光.比较C、D两个电路，由于C电路中滑动变阻器功率为(IA－IB)×110V，而D电路中滑动变阻器功率为(IA＋IB)×110V，所以C电路消耗电功率最小.点评精讲3.串、并联电路的总功率(1)串联电路：P总＝U总I＝(U1＋U2＋U3＋…)I＝P1＋P2＋P3＋…(2)并联电路：P总＝UI总＝U(I1＋I2＋I3＋…)＝P1＋P2＋P3＋…即无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和.达标检测解析家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用P＝UI来计算，C正确.1.(对电功率的理解)如图3所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等.停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是

A.P＝I2R B.P＝C.P＝IU D.P＝I2R＋√123图32.(对焦耳定律的理解)(多选)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内

A.电炉放热与电动机放热相等B.电炉两端电压小于电动机两端电压C.电炉两端电压等于电动机两端电压D.电动机消耗的功率大于电炉的功率√123√√解析设每个灯泡正常发光时其电流为I，则题图甲中总电流为3I，题图乙中总电流为I；要使两电路消耗的总电功率也相同，需使PR1＝PR2，即(3I)2R1＝I2R2，故R2＝9R1，所以选项A正确.3.(纯电阻电路功率的分配及计算)把6个相同的电灯接成如图4甲、乙所示两电路，通过调节供电电压与变阻器R1、R2的阻值，使两组电灯均能正常发光，并且两电路消耗的总电功率也相同，则R1、R2大小满足

123图4A.R2＝9R1 B.R2＝6R1

C.R2＝3R