2022-2023學(xué)年人教版必修第三冊 12.1 電路中的能量轉(zhuǎn)化 課件（21張）

電路中的能量轉(zhuǎn)化11“(2021年)9月24日，遼寧澎輝鑄業(yè)有限公司因突發(fā)限電，導(dǎo)致排風(fēng)系統(tǒng)停運(yùn)，發(fā)生高爐煤氣中毒事故。事故中，共有23人送至遼陽市中心醫(yī)院救治?！贝笄逶缤Ｋｋ?，家里一滴水沒有，馬桶都沖不了”“手機(jī)沒有信號，完全上不了網(wǎng)”“家里沒電做不了飯，下樓發(fā)現(xiàn)，都是找飯的人”……

問題：你能說出圖中用電器的能量是如何轉(zhuǎn)化的嗎？3電熱水壺?zé)岬每?/p>

思考與討論：電熱水器將電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。電能是如何轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的？一種能量通過怎樣的途徑可以轉(zhuǎn)化為其他能量？4電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，使水溫升高.一、電功和電功率

思考：電荷定向運(yùn)動，電場力對電荷是否做功？若做功，做什么功？電荷的電勢能如何變化？5E

在導(dǎo)體中，電荷受電場力發(fā)生定向移動，電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減少，轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。

電流做功即電荷受到恒定電場施加的電場力做功。電能即電荷的電勢能。6E問題：電流做功即電荷受到恒定電場給予的電場力做功。恒定電場與靜電場性質(zhì)類似。

在時間t內(nèi)，通過某截面的電荷量是多少？

如何求電場力對電荷做功？試推導(dǎo)電功表達(dá)式。7通過截面電荷量

q=It ①電場力對電荷做功

W=Uq ②將①式代入②式， W=UIt8同種材料、均勻?qū)w，導(dǎo)線內(nèi)各點(diǎn)場強(qiáng)大小相同.所有電荷移動距離相同，初、末位置的電勢差相等.UU電功

單位時間內(nèi)電流做的功叫做電功率.

單位：瓦(W)1W=1J/s=1V·A千瓦(kW)1kW=103W9W=UItP=UI

手機(jī)、電腦等電器長時間使用后溫度升高。電流經(jīng)過電阻，電阻產(chǎn)生熱量。產(chǎn)生的焦耳熱與哪些因素有關(guān)？如何計(jì)算？10筆記本散熱器電腦主機(jī)散熱孔二、焦耳定律焦耳出生于英國曼徹斯特附近的索爾福德，其父本杰明·焦耳經(jīng)營一家大啤酒廠.1834年其父跟隨化學(xué)家道爾頓學(xué)習(xí)，激發(fā)了焦耳對科學(xué)的興趣.11詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（JamesPrescottJoule）1818-1889英國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家焦耳在其自傳中寫道：“道爾頓具有一種杰出的吸引學(xué)生追求真理的能力，正是由于他的教誨，第一次激發(fā)了我通過獨(dú)創(chuàng)性研究增加自己新知識的愿望?！?838年，焦耳在父親支持下，在家里建造一個實(shí)驗(yàn)室.1843年，建造了另一個更大的實(shí)驗(yàn)室，焦耳通過實(shí)驗(yàn)取得了許多重要發(fā)現(xiàn).電流熱效應(yīng)規(guī)律(1840,《伏打電產(chǎn)生的熱》)測定熱功當(dāng)量值焦耳歷時30多年，采用不同方法，400多次實(shí)驗(yàn)測定熱功當(dāng)量值，為能量守恒定律的建立奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)121840年，焦耳向皇家學(xué)會提交“關(guān)于伏打電產(chǎn)生的熱”的論文.文中詳細(xì)描述了實(shí)驗(yàn)過程.所用儀器包括一個自制電流計(jì)、溫度計(jì)、一個供纏繞金屬導(dǎo)線的玻璃棒、各種金屬導(dǎo)線和一個盛水的玻璃器皿.焦耳將金屬導(dǎo)線盤旋繞在玻璃棒上，置于盛水玻璃器皿中.給線圈通過伏打電流，利用溫度計(jì)測量水溫的變化，確定熱與電流、電阻的關(guān)系.13焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量(焦耳熱)跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通過時間成正比(與導(dǎo)體種類無關(guān)).

Q=I2Rt單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量稱為熱功率.

P熱=I2R

14三、電路中的能量轉(zhuǎn)化15電能轉(zhuǎn)化內(nèi)能ACuCl2溶液陰極-+陽極CuCl2電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能.電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和內(nèi)能.純電阻電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。例如熱水器、燈泡等元件.電功率與熱功率相等.

P=UI=I2R=P熱歐姆定律成立，U=IR

P=UI=I2R=U2/R16

非純電阻電能轉(zhuǎn)化為焦耳熱和其他形式能量(例如機(jī)械能(電動機(jī))和化學(xué)能(電解池))問題：生活中哪些電器是非純電阻？舉例說明.例如：冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電風(fēng)扇、電腦、手機(jī)等.17對于電動機(jī)，根據(jù)能量守恒定律P=P機(jī)+P熱UI=P機(jī)+I2R

思考：對非純電阻，歐姆定律成立嗎？歐姆定律不成立，U>IR。18MUI例題

一電動機(jī)的線圈內(nèi)阻0.4Ω.在電動機(jī)兩端加220V電壓時，電流是50A.試解決如下問題:(1)計(jì)算電流與內(nèi)阻的乘積，并與電動機(jī)兩端電壓比較，你有何發(fā)現(xiàn)？(2)求電功率、熱功率和機(jī)械功率.(3)若電動機(jī)突然發(fā)生故障，停止轉(zhuǎn)動.電功率與熱功率相等嗎？熱功率是多少？(4)電動機(jī)發(fā)生故障停止轉(zhuǎn)動，工人師傅會立即跑去關(guān)閉電源.為什么？19課堂小結(jié)電功:W=UIt（電場力做功）.電功率P=UI焦耳定律：Q=I