電路中的能量轉(zhuǎn)化 【知識精講架構(gòu)+備課精研精梳】 高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

電路中的能量轉(zhuǎn)化知識點、考點：1、電功和電功率2、焦耳定律、熱功率3、純電阻電路與非純電阻電路4、含電動機電路的分析與計算快做筆記！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(xué)能；電功和電功率W=qUq=It

電流做功的實質(zhì)：恒定電場對自由電荷的靜電力作正功，電勢能減小，其它形式的能增加。1.電功（1）定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。（2）表達式：W=qU=UIt

W=UIt適用一切電路電功和電功率不同用電器做功的快慢不同，如何描述電流做功的快慢？（1）定義：單位時間內(nèi)電流所做的功（2）表達式：（3）標量,單位換算：W(1kW=103W)（4）測量方法：電壓表和電流表比值定義法適用一切電路2.電功率電功和電功率

（1）焦耳定律適用于純電阻電路，也適用于非純電阻電路。

（2）純電阻電路：只含有電阻的電路、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。

（3）非純電阻電路：電路中含有電動機在轉(zhuǎn)動或有電解槽在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電路。

1．焦耳定律：焦耳定律熱功率：(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）熱功率電功和電功率純電阻電路：

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;

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

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純電阻電路與非純電阻電路C【典例】（2021·廣東高一期末）下圖所示的電路中，三電阻串聯(lián)，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，電路總電壓為U，各電阻消耗的功率分別為P1、P2、P3，則P1：P2：P3等于()A.2：3：6B.6：3：2C.1：2：3D.3：2：1典例分析【正確答案】AR1R2R3在串聯(lián)電路中，功率跟電阻成正比。A純電阻電路非純電阻電路元件特點電流、電壓、電阻的關(guān)系能量轉(zhuǎn)化形式可應(yīng)用的公式

電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的用電器

電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能量

純電阻電路與非純電阻電路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：含電動機電路的分析與計算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：含電動機電路的分析與計算例1.一個電動機，線圈電阻是0.4，當它兩端所加的電壓為220V時，通過的電流是5A。這臺電動機每分鐘所做的機械功有多少?答案：6.5×104J解:據(jù)能量守恒定律得:IUt=I2Rt+W故電動機每分鐘所做的機械功為:W=(IU-I2R)t=(5×22052×0.4)×60J=6.5×104J。一個電動機，線圈電阻是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：電動機發(fā)熱的功率為

電動機消耗的電功率為

電動的對外做功的功率為

【典例】某一用直流電動機提升重物的裝置如上圖所示，重物質(zhì)量m=50kg，電源提供恒定電壓U=110V，不計各處摩擦，當電動機以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中電流強度I=5A，求電動機線圈電阻R（g=10m/s2）。vU=110V【解析】由

P電=P熱+P機機械功率：P機=mgv=50×10×0.9=450W

電功率：P電=UI=110×5=550WP熱=P電-P機=550-450=100W由P熱=I2R=100W故，電動機線圈的電阻為4Ω。得R=4Ω《思維導(dǎo)圖·電勢能和電勢》課堂小結(jié)電路中的能量轉(zhuǎn)化電功率P=UI做功的快慢電功W=UIt（適用于一切電路）焦耳定律電熱：Q=I2Rt熱功率：P熱=I2R能量轉(zhuǎn)化P電=P機+P熱教室中有一臺電風(fēng)扇，其電動機內(nèi)電阻是20Ω，接上220V的恒定電壓后，電風(fēng)扇正常工作，消耗的總功率是66W，則此時()A.電風(fēng)扇電動機是純電阻電路B.通過電風(fēng)扇電動機的電流大小為11AC.電風(fēng)扇電動機機械功率為60WD.若接上電源后電風(fēng)扇扇葉被卡住而不能轉(zhuǎn)動，則此時電風(fēng)扇電動機發(fā)熱功率為2420WDC如圖所示為電動機提升重物的裝置，電動機線圈的電阻為r＝1Ω，電動機兩端電壓為5V，電路中的電流為1A，物體A重20N。忽略一切摩擦，求：(1)電動機線圈電阻消耗的熱功率為多少？(2)電動機輸入功率和輸出功率各是多少？(3)10s內(nèi)電動機可以把重物勻速提升多高？(4)這臺電動機的機械效率是多少？解析：電動機工作時，其電路為非純電阻電路，它從電源獲取的功率一部分轉(zhuǎn)化為線圈的熱功率，另一部分轉(zhuǎn)化為電動機的機械功率。(1)電動機線圈上消耗的熱功率為P熱＝