【公开课】电路中的能量转化+课件高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

12.1电路中的能量转化学习目标1.理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。2.理解焦耳定律的概念，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路。3.理解电功率和热功率。4.会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化。

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？新知导入a、电流流过电炉b、电流流过电解槽c、电流流过电风扇→电能转化为热能。→电能转化为化学能和热能

→电能转化为机械能和热能电能转化为其它形式的能电流做功问题：分析能量是如何转化的?一、电功和电功率【情境思考】

现代生活中随处都可以见到各种用电器,如电灯、电风扇等。那么你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗?提示:通过电流做功来实现,即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。新知讲解1.电功:(1)实质:导体中的恒定电场对自由电荷的_______在做功。(2)公式:W=____。(3)国际单位:___,符号为__。(4)意义:电功是_____转化为其他形式的能的量度,即电功是多少就有多少_____转化为其他形式的能。静电力UIt焦J电能电能2.电功率:(1)含义:单位_____内电流所做的功。(2)公式:P=

=___。(3)单位:___,符号:__。(4)物理意义:表示电流做功的_____。(5)决定用电器电功率大小的因素有_____。①电功;②通电时间;③电压;④电流;⑤电阻。时间UI瓦W快慢③④二、焦耳定律我们知道能量在相互转化或转移的过程中是守恒的，下面我们应用能量守恒定律分析电路中的能量转化问题。思考：电流通过电热水器中的电热元件做功时，电路中的能量发生了怎样转化？新知讲解焦耳定律（1）表达式：Q=I2Rt电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。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焦耳定律（2）单位：I—安，R—欧，t—秒，Q—焦2.焦耳定律适条件：纯电阻电路三、纯电阻电路和非纯电阻电路（1）纯电阻电路：电能完全转化为内能。例如白炽灯、电炉、电烙铁等。（2）非纯电阻电路：除电阻外还包括能把电能转化为其它形式的能的用电器例如：电动机、电解槽、电风扇等。4.电流发热的功率（1）单位时间内的发热量:（2）公式：热功率P等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积。3.单位：瓦(W)千瓦(kW)。说明（1）纯电阻电路中电功等于电热；电功率等于热功率w=UIt=I2RtP=UI=（2）非纯电阻电路中电功大于电热；电功率大于热功率。纯电阻电路:

非纯电阻电路:欧姆定律适用：I=U/R电功=电热=I2RtW=

Q=UIt=U2t/RUIt＞I2Rt欧姆定律不适用：I＜U/R电功：W=UIt电热：Q=I2Rt电功率：P=UI热功率：P热=I2R四、电路中的能量转化在上述知识点中，我们可知，用电器的电能完全转化成内能时，内能大小等于其热量大小，用电器的功率可称为热功率，但在实际电路中，除了电阻以外还有其他负载，这些用电器的能量转化又是如何呢？

(1)电吹风工作时，将电能转化为什么能？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（1）纯电阻电路：只含有电阻的电路。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。（2）非纯电阻电路：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。四、电路中的能量转化补充：我们来讨论空调，空调（非纯电阻电路）会用一部分电能来制热或制冷，还会用另一部分电能来把热或冷空气吹出来。像这种用电器在做功时，我们要综合考虑电功率。从能量转化与守恒的角度看，空调从电源获得能量，一部分转化为机械能（吹风），还有一部分转化为内能（制热或制冷）。设空调消耗的功率为P电，空调对外做功，输出的功率为P机，另外，空调工作时自身也有能量损失，对应的功率为P损，它们之间满足P电=P机+P损设空调两端的电压为U，通过空调电动机线圈的电流为I，可知P电=UI补充：例1.电动机正常工作时主要是（）A．电能转化为内能             B．电能转化为机械能C．内能转化为机械能D．机械能转化为电能B经典例题例2.下列家电中主要利用电流热效应工作的是(     )A．电视机                        B．电热毯C．电冰箱                        D．洗衣机B经典例题例3.定值电阻R1、R2、R3的阻值均为2Ω，在电路中所消耗的电功率的最大值分别为10W、10W、2W，现将这三个电阻按照如图所示的方式连接，则这部分电路消耗的电功率的最大值为（）A．22W                  B．12W                            C．15W                  D．16WB经典例题例4.一个电阻接在某电路中，消耗的功率为110W，通过3C的电荷量时，有330J的电能转化为内能，则（）A．电阻所加电压为330VB．通过电阻的电流为1AC．电阻通电时间为2sD．这个电阻的阻值为110ΩBD经典例题例5.起来通以相同的电流，在相同的时间内，它们产生的热量之比为（）A．2∶1B．4∶1C．1∶2D．1∶4A经典例题1．下列用电器中，不是根据电流的热效应制成的是（）A．电热毯B．电熨斗C．电话D．电热水器C课堂练习2.一个定值电阻R，当其两端的电压为U时，它在t时间内产生的热量为Q；当其两端的电压为2U时，它在2t时间内产生的热量为（）A．2QB．4QC．6QD．8QD课堂练习3.电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不太热，原因是（）A．通过电炉丝的电流大，而导线电流小B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以不热C．铜导线的电阻比电炉丝小得多，在串联的情况下铜导线的发热量小D．电炉丝的两端电压比铜导线两端的电压小得多C课堂练习4．某电阻的阻值为5Ω，通过的电流为2A，则它在10s的时间内产生的热量为（）A．100JB．200JC．20JD．2JB课堂练习1.电功的定义式：W=IUt2.电功率公式：P＝UI3.焦耳定律：Q=I2Rt焦耳定律适条件：纯电阻电路4.电流发热的功率：P=I2R

5.从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。课堂总结一、电功和电功率1.电功的定义式：W=IU