電路中的能量課件高一下學(xué)期物理粵教版2

第五章

電能與能源的可持續(xù)發(fā)展第1節(jié)

電路中的能量在電路中使用不同的用電器，會(huì)有不同的能量轉(zhuǎn)化。生活中有多種多樣的電器，這些電器將電能轉(zhuǎn)化成什么能量呢？這些都是常用的家用電器，它們共同的特點(diǎn)是要消耗電能，靠電流做功來(lái)工作。如何計(jì)算電流做功的多少和電流做功的快慢呢？1.理解電功、電功率的概念2.知道焦耳定律，知道電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系3.知道純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別，會(huì)結(jié)合實(shí)際問(wèn)題區(qū)分電功和電熱4.會(huì)分析閉合電路中的各種功率及進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算如圖，在一段電路中，電路兩端電壓為U，在t時(shí)間內(nèi)，定向移動(dòng)電荷量為q，則移動(dòng)電荷靜電力做多少功？若電路中的電流為I，又可以怎樣表示靜電力做功？電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓、電路中的電流、通電時(shí)間三者的乘積。靜電力做的功為：一、電功和電功率1.電功對(duì)電功的理解：電流做功的實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力在做功。意義：電流做功的過(guò)程是電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程，

即電功是電勢(shì)能（電能）轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度。一、電功和電功率1.電功（3）單位：國(guó)際單位制：焦耳，簡(jiǎn)稱焦（J），常用單位有：千瓦時(shí)（kW·h），俗稱“度”。

1kW·h＝3.6×106J（1）定義：在一段電路中靜電力所做的功，也就是通常所說(shuō)的電流所做的功，簡(jiǎn)稱為電功。（2）表達(dá)式：

（任何電路）（4）物理意義：電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度。一、電功和電功率1.電功某同學(xué)發(fā)現(xiàn)家里的電燉鍋上有兩個(gè)檔位，分別是快燉和慢燉，這兩個(gè)檔位的本質(zhì)區(qū)別是什么呢？?jī)蓚€(gè)檔位的電功相同嗎？電燉鍋不同檔位做功的快慢不同，如何描述電流做功的快慢？單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功思考：2.電功率（4）物理意義：電功率表示電流做功的快慢。（3）單位：國(guó)際單位制：瓦（W），常用單位：千瓦（kW），1kW=1000W電流在一段電路中所做的功與通電時(shí)間之比叫做電功率（2）表達(dá)式：

（任何電路）（比值定義法）W=UItP=UI=UI（1）定義：一、電功和電功率辨析用電器的額定電壓、額定功率、實(shí)際功率。額定電壓：表示用電器正常工作時(shí)的電壓。額定功率：是用電器長(zhǎng)期正常工作時(shí)的最大功率，也就是用電器加上額定電壓時(shí)消耗的功率。實(shí)際功率：用電器在工作中實(shí)際消耗的電功率。若用電器在額定電壓下工作，則P實(shí)＝P額若用電器工作電壓不等于額定電壓，則P實(shí)≠P額通常情況下，P實(shí)≤P額2.電功率家電中有一類是通電發(fā)熱的用電器——電熱器。1.為什么電熱器通電后會(huì)發(fā)熱呢？當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，自由電子與金屬中的正離子會(huì)發(fā)生碰撞，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2.導(dǎo)體通電發(fā)熱跟什么因素有關(guān)？導(dǎo)體通電發(fā)熱如何計(jì)算？二、焦耳定律通過(guò)電熱水器的電流大小為I，加熱管的電阻大小為R，電熱水器通電時(shí)間為t，推導(dǎo)電熱水器產(chǎn)生的熱量表達(dá)式。二、焦耳定律焦耳定律電流通過(guò)電熱水器，電爐等電熱元件做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。純電阻元件電流通過(guò)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(shí)間成正比。這個(gè)關(guān)系式最初是由焦耳通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接得到的，物理學(xué)中就把它叫作焦耳定律。焦耳二、焦耳定律1.焦耳定律的內(nèi)容2.熱功率熱功率：（1）單位時(shí)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。（專指電流發(fā)熱的功率）熱功率二、焦耳定律思考：左邊三個(gè)用電器和右邊兩個(gè)用電器有什么區(qū)別？都主要轉(zhuǎn)化為哪些能？左邊主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能即產(chǎn)生熱量，右邊除內(nèi)能還有一部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。純電阻電路：將電能全部都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。只含白熾燈、電爐等電熱元件的電路。非純電阻電路：并非所有電能都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。除含有電阻外，還包含有電動(dòng)機(jī)，電解槽等的電路。3.純電阻電路與非純電阻電路二、焦耳定律焦耳定律適用于純電阻電路，也適用于非純電阻電路！二、焦耳定律4.電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能。在電路計(jì)算中，歐姆定律不再適用。（1）輸入功率：電動(dòng)機(jī)的總功率；P入＝UI（2）其他功率：電動(dòng)機(jī)做有用功的功率；（3）熱功率：電動(dòng)機(jī)線圈上有電阻，電流通過(guò)線圈時(shí)要發(fā)熱；P熱＝I2r（4）功率關(guān)系：P入＝P其他＋P熱（5）電動(dòng)機(jī)的效率：

二、焦耳定律4.電動(dòng)機(jī)電路類型純電阻電路非純電阻電路舉例白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋電動(dòng)機(jī)、電解槽能量轉(zhuǎn)化情況電功和電熱的關(guān)系電功率和熱功率的關(guān)系W＝Q即UIt＝I2RtP＝P熱

即UI＝I2RW＝Q＋E其他即UIt＝I2Rt＋E其他P＝P熱＋P其他即UI＝I2R＋P其他純電阻和非純電阻電路的電功電熱比較：三、閉合電路中的能量1.式中反映了閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，式中左邊的EI表示電源提供的電功率，右邊的U外I和U內(nèi)I分別表示外電路和內(nèi)電路上消耗的電功率。2.電源提供的能量一部分消耗在外電路上，轉(zhuǎn)化為其他形式的能；另一部分消耗在內(nèi)阻上，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。3.電動(dòng)勢(shì)反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的能力。當(dāng)電路通過(guò)相同的電流時(shí)，電源電動(dòng)勢(shì)越大，電源提供的電功率越大，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的能力越強(qiáng)。1.如圖，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，則接入電路后這三只電阻的實(shí)際功率之比為（）A．6∶3∶4 B．1∶2∶6 C．3∶6∶4 D．2∶1∶6B

C3.微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻一定，為1Ω，當(dāng)加在它兩端的電壓為2.0V時(shí)，電流為0.8A，且能正常工作，求：（1）它的額定輸入功率；（2）工作時(shí)由導(dǎo)線發(fā)熱損失的功率；（3）它的輸出功率。解析：（1）電動(dòng)機(jī)的額定輸入功率為P額＝UI＝2.0×0.8W＝1.6W.（2）電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為P熱＝I2R＝0.82×1W＝0.64W.（3）根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P出＝P額－P熱＝（1.6－0.64）W＝0.96W.1.電熱和熱功率電熱：Q＝I2Rt，熱功率：P熱＝I2R。（可以計(jì)算任何電路產(chǎn)生的電熱和熱功率）2.電功和電熱的關(guān)系（1）在純電阻電路中：

（2）在非純電阻