高中物理必修3 第十二章 电能 能量守恒定律（闭合电路欧姆）（2024人教版）

必修三第十二章

电能能量守恒定律这章我们要研究的是电路中的能量是怎样转化的？

第一节电路中的能量转化

引入：有趣的小问题在一个完全密闭的房间里放着一个运行的冰箱，把冰箱门打开，长期观察房间的温度将会A持续升高B持续降低C保持不变一、电功和电功率初中我们就知道：电热水壶通电时，电能转化为_________；电动机通电时，电能转化为__________；蓄电池充电时，电能转化为_________。电能转化为其他形式的能，是__________________来实现的内能机械能化学能通过电流做功电流做功的实质是：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功自由电荷在静电力的作用下做定向移动，静电力做___功，电荷的电势能___，其他形式的能______。

减少正增加W＝Uq＝UIt

电功：

电功率（electricpower）

：

想想他们有什么共同点？二、焦耳定律电能全部转化为导体的内能

Q＝W＝UIt

由欧姆定律U＝IR

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 （Joule’slaw）

P热＝I2R

焦耳定律讨论了电路中电能完全转化为内能的情况，但是实际中有些电路除含有电阻外还含有其他负载，如电动机。三、电路中的能量转化P电＝P机＋P热

★电动机电功率焦耳热功率机械功率电动机U>IR不满足欧姆定律UI=P机＋I2R例：一台电动机，线圈的电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？

例：如图所示，求：（1）通过电动机的电流强度

（2）输入电动机的电功率

（3）电动机的效率

（4）电路的总功率例：M是直流电动机，R是保护电阻，阻值等于1Ω，A、B间输入12V的电压，若把电动机的转子刹住，电路中的电流为8A.若使电动机的转子正常运转，通过转子线圈的电流为2A.此时电动机的输出功率为___________18w用此电动机匀速提升一个质量为m=0.1kg的小物体，不计一切摩擦，物体向上运动的速度为？第二节闭合电路欧姆定律电源的作用：从能量的角度看，电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置。思考不同的电源中，非静电力做功的本领相同吗？一、电动势——反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。1、定义：电动势在数值上等于非静电力把单位正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。2、定义式：3、单位：

V4、电动势是电源特性，与外电路无关。6、电源的另一重要参数———内阻r5、E是标量二、生活中的电池太阳电池干电池铅蓄电池锂电池锌汞电池

电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培小时（A·h）或毫安小时（mA·h）做单位影响电源的参数

电池的容量单位:内阻电动势容量

电池的容量单位:时下美国市场销售最火的特斯拉纯电动豪华轿车ModelS为例，该车百公里加速4.2秒，最高时速可达208公里，单次充电续航里程480公里，电池容量为85KWh。对比一下其他传统汽车商生产的电动车：奥迪A1增程式电动车的电池容量为12千瓦时，纯电模式下续驶里程50公里；沃尔沃C30电动车电池容量24千瓦时，续驶里程150公里；比亚迪E657千瓦时，续驶里程360公里。外电路内电路三、闭合电路E：电动势r:内阻R：外阻E=U外+U内闭合电路欧姆定律：E=U外+IrE=IR+IrI=E/(R+r)路端电压:电源两端电压

外电路断开时等于电动势外电路短路时等于0U外（路端电压）U内从能量角度推导：时间t内，非静电力做功W=Eq外电路Q=I2Rt内电路Q=I2rtEIt=I2Rt+I2rtE=IR+Ir1、闭合电路的U-I图像U外＝E－IrY=Y0-kxEI短路例：电源的电动势为2V，外电阻为9Ω时，路端电压为1.8V，求电源的内电阻？解:电路中电流为内阻为RE,r2、闭合电路一些物理量随外电阻的变化情况（1）路端电压随外电阻阻值的变化路端电压随外电阻R增大而增大

（2）电源效率随外电阻的变化电源效率随外电阻R增大而增大

（3）电源输出功率随外电阻的变化当R=r时，电源输出功率最大说明：此时效率很低，只有50％3、闭合电路的动态分析当P向上移动，各个理想电表的示数如何变化当P向上移动，各个灯泡亮度如何变化4、极值电路让两个支路阻值都相同的时候，此时并联总阻值最大，外电路中主干路的电流有最小值X＝R0/2时，I1有最小值X＝r+R0/2时，I1有最小值5、含容电路已知ε＝12V，r＝1Ω，R1＝3Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，C1＝4μF，C2＝1μF，求C1，C2的带电量？E＝12V，无r，R1＝1Ω，R2＝1Ω，R3＝5Ω，R4＝1Ω，C＝4μF，求（1）当K闭合稳定后，C的带电量，以及上下板的电性？（2）断开K到重新达到稳定过程中，流过R3的电量以及电流方向？6、含二极管电路3.一太阳能电池板,测得它的开路电压为800mV,短路电流为40mA,若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是()A、0.10VB、0.20VC、0.30VD、0.40V解:E=800mV=0.8V,由得r=20Ω,所以:D4．用图5所示电路，测定电池组的电动势和内电阻，定值电阻R=7.0Ω。在电键S未接通时，电压表的读数是6.0V；电键S接通后，电压表的读数变为5.6V。那么电池组的电动势和内电阻分别等于（）

A．6.0V0.5ΩB．6.0V1.25ΩC．5.6V1.25ΩD．5.6V0.5Ω

A解:开路电压就是电源电动势,E=6.0V内阻和外阻是串联关系流过的电流相同则有∴r=0.5Ω5、如图所示是某电源的伏安特性曲线,则下列结论正确的是()A.电源的电动势为6.0VB.电源的内阻为12ΩC.电流为0.2A时的外电阻是28.4ΩD.电源的短路电流为0.5A6.000.20.4U/VI/AABD6．如图6所示，直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图线，直线B是电阻R的两端电压U与电流I的关系图线，用该电源与电阻R组成闭合电路，电源的输出功率和电阻R分别是（）

A．4W；1ΩB．4W；