电路中的能量转化课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

人教版高中物理必修三电路中的能量转化12.11.物理观念：通过实例分析，理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的，理解电路中能量的转化与守恒；通过推导电功和焦耳定律的表达式，理解电功、电功率和焦耳定律，能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。2.科学思维：建构含有电动机的电路中的能量分配模型；能从能量的转化与守恒的角度解答非纯电阻电路中的电功、电热问题。3.科学探究：通过实验，了解电动机工作过程中电流与负载的关系。4.科学态度与责任：能将安全用电和节约用电的知识应用于生活实际，避免电路中电流过大而造成危险。目标素养重点

1.电功概念的建立和理解。

2.电路中的电能与其他形式的能的转化规律。难点

应用能量的转化与守恒，构建含有电动机的电路中的能量转化、功率的关系。重点难点导入新课

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？01电功和电功率新课学习

现代社会离不开电，初中我们学习了家庭电路有关的知识，了解了各种用电器在使用的过程中，可以把电能转化为其他形式的能量。电热水壶工作：电能转化为内能电动车充电：电能转化为化学能电动机工作：电能转化为机械能电能转化为其它形式的能，是通过电流做功来实现的。新课学习电流做功的实质：恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其它形式的能增加。（能量守恒）图12.1-1表示一段电路，电荷从左向右定向移动,它

们经过这段电路所用的时间记为t在这段时间内通过这段电路任一截而的电荷量为q=It如果这段电路两端的电势差是U,静电力做的功就是W=Uq=UIt电功（1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。(2)公式:W=qU=UIt(3)国际单位:焦耳(J)常用单位:千瓦时(kW·h)1kW·h＝3.6×106J电功率

(1)定义：电流所做的功与通电时间之比。(2)公式：（适用于一切电路）

这个公式表示电流在一段电路中做功的功率P等于这段电路两端的电压U与电流I的乘积。(3)单位：在国际单位制中是瓦（W）；千瓦（kW）。

1kW＝103W＝106mW(4)物理意义：描述电流做功的快慢P=UIW=UIt额定功率和实际功率

额定功率:用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）实际电压:用电器实际工作时的电压实际功率:用电器在实际电压下的功率额定电压:用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）几种常见家用电器的额定功率用电路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）70～150300～800100～150800～120040～6002焦耳定律新课学习初中我们就学过,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。电流做功，究竞电能会转化为哪种形式的能量，要看电路中具有哪种类型的用电器。新课学习电流通过电热水器，电炉等电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能。新课学习

焦耳定律：电流通过某导体产生的热量,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。焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。新课学习就是电流发热的功率由于W=Q,所以此时电功率P热=I2R

（一切电流做功的功率）总功率（专指电流发热的功率）热功率P=UIP热=I2R

热功率：(1)单位时间内导体的发热量叫做热功率;(2)热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积。03电路中的能量转化新课学习

如图，当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？这种电路又有何特点？

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。新课学习

（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。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＜

不成立新课学习

电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能。在电路计算中，欧姆定律不再适用。新课学习

1．输入功率：电动机的总功率；P总＝UI2．输出功率：电动机做有用功的功率；3．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热；P热＝I2r4．功率关系：P总＝P出＋P热5．电动机的效率： 求解电动机问题

例题

一台电动机，线圏的电阻是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外做功的功率各是多少？分析：本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率P电、电动机发热的功率P热和对外做功转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律，即P电=P机+P热解：由焦耳定律知，电动机发热的功率为P热=I2R=52x0.4W=10W电动机消耗的电功率为P电=UI=220x5W=1100W根据能量守恒定律，电动机对外做功的功率为P机=P电-P热=1100W-10W=1090W这台