121電路中的能量轉(zhuǎn)化課件高一下學期物理人教版

第十二章

電能能量守恒定律第1節(jié)電路中的能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)代生活中隨處都可以見到用電設(shè)備和用電器，例如電燈、電視、電熱水壺、電動汽車等。那么，你知道這些用電器中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的嗎？01電功和電功率電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，是通過電流做功來實現(xiàn)的。初中時，我們知道電動機通電時把電能轉(zhuǎn)化為機械能；電熱水壺通電時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；手機電池充電把電能轉(zhuǎn)化成化學能；1.電能做功的實質(zhì)：--導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的靜電力在做功2.電功圖中表示一段電路，電路兩端電壓為U，電路中電流大小為I，電荷從左向右定向移動，則在時間t內(nèi)靜電力（電流）做多少功？靜電力做功：W=UIt電流表達式：W=qU

q=It（適用于一切電路）電流在一段電路上所做的功，等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時間

t三者的乘積．（3）國際單位：1kW·h＝3.6×106J（1）定義：（2）表達式：在一段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱為電功．焦耳（J）常用單位：千瓦時（kW·h）（4）測量方式：電能表、伏安法等3.電功率(1)物理意義:描述電流做功快慢的物理量(2)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時間之比(3)公式：(4)國際單位:瓦特(W)（5）額定功率和實際功率用電器銘牌上所標稱的功率是額定功率用電器在實際電壓下工作的功率是實際功率用電器在額定電壓下，實際功率才等于額定功率．小常識：幾種常見家用電器的額定功率常用電路29寸彩電電熨斗電冰箱微波爐臺燈額定電壓（V）220220220220220額定功率（W）～150300～800100～150800～120040～60我們知道能量在相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中是守恒的，下面我們應(yīng)用能量守恒定律分析電路中的能量轉(zhuǎn)化問題。思考：電流通過電熱水器中的電熱元件做功時，電路中的能量發(fā)生了怎樣轉(zhuǎn)化？02焦耳定律電流通過某導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比。電流通過電熱水器，電爐等電熱元件做功時，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。

這個關(guān)系式最初是由焦耳通過實驗直接得到的，物理學中就把它叫作焦耳定律。焦耳熱功率：(1)單位時間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱量叫做熱功率;(2)熱功率等于通電導(dǎo)體中電流I的二次方與導(dǎo)體電阻R的乘積。P熱=I2R

P=UI（一切電流做功的功率）總功率（專指電流發(fā)熱的功率）熱功率

如圖，當電動機接上電源后，會帶動風扇轉(zhuǎn)動，這里涉及哪些功率？功率間的關(guān)系又如何？思考討論：

如果電路中有電動機或者正在充電的電池，那么電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能之外，還轉(zhuǎn)化為機械能和化學能。03電路中的能量轉(zhuǎn)化

只含有電阻的電路，把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，白熾燈及轉(zhuǎn)子被卡住的電動機也是純電阻器件;

電路中含有電動機在轉(zhuǎn)動或有電解槽在發(fā)生化學反應(yīng)的電路，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其它形式的能。認識兩種電路純電阻電路：非純電阻電路：純電阻電路:

電能→內(nèi)能QI2Rt

WIUt=I=U/R非純電阻電路:電能→內(nèi)能和其它形式的能WW其+QIUt

I2RtI＜U/R說明歐姆定律不適用于非純電阻電路！＞指某段電路在某段時間內(nèi)消耗的全部電能!指轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分電能!RM純電阻電路:

非純電阻電路:I=U/R電功=電熱:W=IUt==I2RtU2t/R電功率=熱功率：P=I

U=U2/R

=I2R=P熱

I＜U/R電功：W=IUt電熱：Q=I2Rt電功率：P=IU熱功率：P熱=I2RRM=Q電動機是一種非純電阻用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機械能和熱能。在電路計算中，歐姆定律不再適用。電動機問題：1．輸入功率：電動機的總功率；P總＝UI2．輸出功率：電動機做有用功的功率；3．熱功率：電動機線圈上有電阻，電流通過線圈時要發(fā)熱；

P熱＝I2r4．功率關(guān)系：P總＝P出＋P熱5．電動機的效率： 電動機問題：【例題】一臺電動機，線圈的電阻是0.4Ω，當它兩端所加的電壓為220V時，通過的電流是5A。這臺電動機發(fā)熱的功率與對外做功的功率各是多少？解由焦耳定律可知，電動機發(fā)熱的功率為P熱＝I2R＝52×0.4W＝10W電動機消耗的電功率為P電＝UI＝220×5W＝1100W根據(jù)能量守恒定律，電動機對外做功的功率為P機＝P電－P熱＝1100W－10W＝1090W這臺電動機發(fā)熱的功率為10W，對外做功的功率為1090W。兩種電路的比較:兩種電路比較內(nèi)容純電阻電路非純電阻電路元件特點歐姆定律能量轉(zhuǎn)化元件舉例電路中只要電阻元件除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器服從歐姆定律不服從歐姆定律

電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱即電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能電阻、電爐絲、白熾燈等電動機、電解槽等電功與電熱的計算公式比較:純電阻電路非純電阻電路電功電熱電功率熱功率

W=IUt

Q=I2Rt

P=UIP=I2R1.一根電阻絲在t時間內(nèi)通過2C的電量時，消耗電能是8J。則該電阻絲在t時間內(nèi)電流所做的功W和該電阻絲兩端所加電壓U分別為（

）A.W=8JB.W=16JC.U=4VD.U=8VAC2.起來通以相同的電流，在相同的時間內(nèi)，它們產(chǎn)生的熱量之比為（）A．2∶1B．4∶1C．1∶2D．1∶4A3.（多選）一個電阻接在某電路中，消耗的功率為110W，通過3C的電荷量時，有330J的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則（）A．電阻所加電壓為330VB．通過電阻的電流為1AC．電阻通電時間為2sD．這個電阻的阻值為110ΩBD4.如圖所示，有一提升重物用的直流電動機，內(nèi)阻r＝0.6Ω，R＝10Ω，U＝160V，電壓表的讀數(shù)為110V，求：（1）通過電動機的電流；（2）輸入到電動機的功率P入；（3）電動機的發(fā)熱功率P熱，電動機輸出的機械功率。【解析】（1）電動機和電阻串聯(lián)，所以電流相等，電阻R兩端電壓為：U1＝160V﹣110V＝50V，得電流為：I=5A；（2）電動機的電功率為：P＝UI＝110×5W＝550W（3）電動機的熱功率為：P熱＝I