《第12章 1.电路中的能量转化》课件、同步练习、导学案

第一节电路中的能量转化第十二章电能能量守恒定律提问：电能转换成其他形式的能是如何实现的？通过电场力做功的形式实现的做功是能量转化的量度。

则电场力做功

一、电功和电功率

电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。在国际单位制中电功的单位是焦（J），常用单位有千瓦时（kW·h）。1kW·h＝3.6×106J

1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功。一、电功和电功率（1）一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积。（2）电功率表示电流做功的快慢。（3）单位：在国际单位制中是瓦（W）；

常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）。1kW＝103W＝106mW=10-3MW

2．电功率：电流所做的功与通电时间之比。一、电功和电功率几种常见家用电器的额定功率3．额定功率和实际功率一、电功和电功率用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率。用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。用电路29寸彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压（V）220220220220220额定功率（W）70～150300～800100～150800～120040～60二、焦耳定律

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。——焦耳定律（1）焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。（2）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。（3）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。

1．焦耳定律：二、焦耳定律

2．热功率：二、焦耳定律

电流做功全部变成热。三、电路中的能量转化电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程。1.电动机把电能转化为机械能2.电解槽把电能转化为化学能3.电热器把电能转化为内能例1.一个电动机，线圈电阻是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？解：电动机发热的功率为

电动机消耗的电功率为

电动的对外做功的功率为

纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电流、电压、电阻的关系能量转化形式可应用的公式

电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器

电流做功全部转化为内能电流做功转化为内能和其他形式的能量

例2.规格为“220V，1000W”的电炉，求：

电炉正常工作时，通过电阻丝的电流；

电炉的电阻。

1.如右图所示的电路，若将玩具电动机卡住，电流表的示数如何变化？S

2.关于电功，下列说法中正确的有（）A．电功的实质是电场力所做的功

B．电功是电能转化为内能

C．电场力做功是电能转化为其他形式能量的量度

D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等AC

3.对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（）CD

4.加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（）C

3．纯电阻电路及非纯电阻电路中电功和电热的关系

《1.电路中的能量转化》同步练习必备知识自我检测一、电功和电功率1.电流做功的实质导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。电流做功把电能转化为其他形式的能。2.电功(1)定义:电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电的时间t三者的乘积。(2)公式:W=Uq=UIt。(3)单位:国际单位为焦耳,符号为J。3.电功率(1)物理意义:表示电流做功快慢的物理量(2)定义:电流在一段电路中做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积。必备知识自我检测二、焦耳定律1.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比。(2)表达式Q=I2Rt。2.电热功率(1)定义:电流在单位时间内的发热量通常称为电热功率。(2)表达式P热=I2R。三、电路中的能量转化以电动机为例,设电动机消耗的功率为P电,电动机对外做功,输出的功率为P机,另外,电动机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。设电动机两端的电压为U,通过电动机线圈的电流为I,电动机线圈的电阻为R,P电=UI,P损=P热=I2R,P机=UI-I2R。必备知识自我检测1.正误判断。(1)电功与电能的单位都是焦耳,电功就是电能。

(

)解析:电功是过程量,电能是状态量,两者只是单位相同,有本质的区别,电能的变化要依靠电流做功来实现,电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。答案:×(2)电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多。

(

)解析:电功率公式为P=UI,功率越大,表示电流做功越快。但是电流做功的快慢只表示电能转化的快慢,转变成什么能与用电器有关,转化的多少还与时间有关。答案:×必备知识自我检测(3)电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。

(

)解析:功是能量转化的量度,电流做多少功就有多少电能转化为其他形式的能量。答案:√(4)电功率越大,表示电流做功越多。

(

)解析:电功率表示电流做功的快慢,电功率大,表示电流做功快,但做功不一定多。答案:×(5)W=UIt适用于任何电路求电功。

(

)答案:√(6)Q=I2Rt适用于任何电路求热量。

(

)答案:√必备知识自我检测2.R1和R2分别标有“2Ω

1.0A”和“4Ω

0.5A”,将它们串联后接入电路中,如图所示,则此电路中允许消耗的最大功率为(

)A.1.5W B.3.0W C.5.0W D.6.0W解析:把R1和R2串联后,由于R2的最大电流较小,故串联后的最大电流为0.5

A,串联后的总电阻为6

Ω,所以电路的最大功率为P=I2R=0.52×6

W=1.5

W,A正确。答案:A必备知识自我检测3.(多选)一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈电阻相同,都为R,设通过的电流相同,则(在相同时间内)下列说法正确的是(

)A.电炉和电动机产生的电热相等B.电动机消耗功率大于电炉消耗功率C.电炉两端电压小于电动机两端电压D.电炉和电动机两端电压相等解析:因为电热Q=I2Rt,所以当电流I、电阻R都相等时,在相同时间内产生电热也相等;电炉两端的电压U=IR,但电动机两端的电压除了发热还要工作,即U=IR+U',所以电炉两端电压小于电动机两端电压,由P=UI可知电动机消耗功率大于电炉消耗功率。答案:ABC探究一探究二随堂检测

电功和电功率情景导引如图所示,已知电路两端的电势差为U,电路中的电流为I,在t时间内通过导体某截面的电荷量是多少?把这些电荷从左端移到右端,电场力做功是多少?要点提示:由电流的定义式可得通过某截面的电荷量q=It,根据静电力做功的公式W=qU,可得W=IUt。探究一探究二随堂检测知识归纳1.对电功的理解(1)从力的角度看,电流做功的实质是静电力对自由电荷做功。(2)从能的角度看,电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程,电功的大小量度了电能的减少量,标志着电能转化为其他形式的能的多少。(3)电功W=UIt=qU对任何电路都适用。2.对电功率的理解(1)电功率P==UI对任何电路都适用。(2)额定功率和实际功率①额定功率:用电器正常工作所消耗的功率。②实际功率:用电器在实际电压下电流做功的功率。为了使用电器不被烧毁,要求实际功率不能大于其额定功率。探究一探究二随堂检测3.串、并联电路中的功率关系

画龙点睛

串联电路中大电阻功率大,并联电路中小电阻功率大,无论串联与并联,总功率都是各个电阻消耗的电功率之和。探究一探究二随堂检测实例引导例1一根电阻丝,通过2C的电荷量所消耗的电能是8J。若在相同的时间内通过4C的电荷量,该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是(

)A.4V,16J B.8V,16JC.4V,32J D.8V,32J解析:设电阻丝电阻为R,开始所加电压为U1,则W1=q1U1,故U1=4

V。设后来所加电压为U2,产生的热量为W2,则答案:D探究一探究二随堂检测变式训练1不考虑温度对电阻的影响,对一个“220V

40W”的灯泡,下列说法正确的是(

)A.接在110V的电路上时的功率为20WB.接在110V的电路上时的功率为10WC.接在440V的电路上时的功率为160WD.接在220V的电路上时的功率为80W答案:B探究一探究二随堂检测焦耳定律情景导引(1)某一电路中只含有某一元件,即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种,分析哪些属于纯电阻电路,哪些属于非纯电阻电路。(2)纯电阻电路中,消耗的电能转化为什么形式的能?对于电动机的电路,消耗的电能转化为什么形式的能?要点提示:(1)纯电阻电路有:白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅;非纯电阻电路有:电动机、电解槽、电容器。(2)内能。内能和机械能。探究一探究二随堂检测知识归纳1.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较探究一探究二随堂检测2.电功与电热的比较

探究一探究二随堂检测画龙点睛

不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路,计算电功时都可以用W=UIt,电功率都可以用P=UI,热量都可以用Q=I2Rt,热功率都可以用P=I2R。若用变形式时,就要考虑是否是纯电阻电路。探究一探究二随堂检测实例引导例2规格为“220V

36W”的排气扇,线圈电阻为40Ω,求:(1)接上220V的电压后,排气扇转化为机械能的功率和发热的功率。(2)如果接上220V的电源后,扇叶被卡住,不能转动,求电动机消耗的功率和发热的功率。探究一探究二随堂检测发热功率为P热=I2R=(0.16)2×40W≈1

W。转化为机械能的功率为P机=P-P热=36

W-1

W=35

W。(2)扇叶被卡住不能转动后,电动机成为纯电阻用电器,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热功率:P电'=P热'=UI'=220×5.5

W=1

210

W。答案:(1)35W

1W

(2)1210W

1210W探究一探究二随堂检测画龙点睛

电动机电路的分析与计算(1)当电动机正常工作时,要注意分清电功和电热的关系,电动机消耗的电能也就是电流做的功W=UIt,电动机产生的内能必须用Q=I2Rt来求。另外,还要注意能量守恒定律的应用,即W=Q+E(E为其他形式的能)或P电=P机+P热,其中P电=UI,P热=I2R,P机为机械功率。(2)当电动机被卡住时,非纯电阻电路转变为纯电阻电路,电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能,W=Q,即UIt=I2Rt。探究一探究二随堂检测变式训练2如图所示,有一内阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V

60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端,灯泡正常发光,则(

)A.电解槽消耗的电功率为120WB.电解槽的发热功率为60WC.电解槽消耗的电功率为60WD.电路消耗的总功率为60W答案:C探究一探究二随堂检测1.(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法正确的是(

)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C.在非纯电阻电路中,IU>I2RD.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路答案:BCD探究一探究二随堂检测2.(多选)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到的热风可将头发吹干。设电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R