121电路中的能量转化课件高一下学期物理人教版

第十二章

电能能量守恒定律第1节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？01电功和电功率电能转化为其它形式的能，是通过电流做功来实现的。初中时，我们知道电动机通电时把电能转化为机械能；电热水壶通电时，电能转化为内能；手机电池充电把电能转化成化学能；1.电能做功的实质：--导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功2.电功图中表示一段电路，电路两端电压为U，电路中电流大小为I，电荷从左向右定向移动，则在时间t内静电力（电流）做多少功？静电力做功：W=UIt电流表达式：W=qU

q=It（适用于一切电路）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．（3）国际单位：1kW·h＝3.6×106J（1）定义：（2）表达式：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．焦耳（J）常用单位：千瓦时（kW·h）（4）测量方式：电能表、伏安法等3.电功率(1)物理意义:描述电流做功快慢的物理量(2)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比(3)公式：(4)国际单位:瓦特(W)（5）额定功率和实际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在额定电压下，实际功率才等于额定功率．小常识：几种常见家用电器的额定功率常用电路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）～150300～800100～150800～120040～60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？02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。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。

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。P热=I2R

P=UI（一切电流做功的功率）总功率（专指电流发热的功率）热功率

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？思考讨论：

如果电路中有电动机或者正在充电的电池，那么电能除了转化为内能之外，还转化为机械能和化学能。03电路中的能量转化

只含有电阻的电路，把电能全部转化为内能，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;

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，把电能转化为内能和其它形式的能。认识两种电路纯电阻电路：非纯电阻电路：纯电阻电路:

电能→内能QI2Rt

WIUt=I=U/R非纯电阻电路:电能→内能和其它形式的能WW其+QIUt

I2RtI＜U/R说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路！＞指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!指转化为内能的那部分电能!RM纯电阻电路:

非纯电阻电路:I=U/R电功=电热:W=IUt==I2RtU2t/R电功率=热功率：P=I

U=U2/R

=I2R=P热

I＜U/R电功：W=IUt电热：Q=I2Rt电功率：P=IU热功率：P热=I2RRM=Q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。电动机问题：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： 电动机问题：【例题】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？解由焦耳定律可知，电动机发热的功率为P热＝I2R＝52×0.4W＝10W电动机消耗的电功率为P电＝UI＝220×5W＝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这台电动机发热的功率为10W，对外做功的功率为1090W。两种电路的比较:两种电路比较内容纯电阻电路非纯电阻电路元件特点欧姆定律能量转化元件举例电路中只要电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器服从欧姆定律不服从欧姆定律

电流做功全部转化为电热即电能全部转化为导体的内能电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能电阻、电炉丝、白炽灯等电动机、电解槽等电功与电热的计算公式比较:纯电阻电路非纯电阻电路电功电热电功率热功率

W=IUt

Q=I2Rt

P=UIP=I2R1.一根电阻丝在t时间内通过2C的电量时，消耗电能是8J。则该电阻丝在t时间内电流所做的功W和该电阻丝两端所加电压U分别为（

）A.W=8JB.W=16JC.U=4VD.U=8VAC2.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∶4A3.（多选）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110ΩBD4.如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r＝0.6Ω，R＝10Ω，U＝160V，电压表的读数为110V，求：（1）通过电动机的电流；（2）输入到电动机的功率P入；（3）电动机的发热功率P热，电动机输出的机械功率。【解析】（1）电动机和电阻串联，所以电流相等，电阻R两端电压为：U1＝160V﹣110V＝50V，得电流为：I=5A；（2）电动机的电功率为：P＝UI＝110×5W＝550W（3）电动机的热功率为：P热＝I