人教版高中物理必修三 （電路中的能量轉(zhuǎn)化） 課件

電路中的能量轉(zhuǎn)化第十二章

電能能量守恒定律

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(dòng)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?對標(biāo)導(dǎo)學(xué)電能→內(nèi)能電能→機(jī)械能電能→化學(xué)能思考：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電能→其它能，是什么在做功呢？電流對標(biāo)導(dǎo)學(xué)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.理解電功、電功率的概念，并能利用公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.2.弄清電功與電熱、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特點(diǎn)和區(qū)別.一、電功和電功率1.電功(1)電功是指電路中

力對定向移動(dòng)的電荷所做的功，電流做功的過程就是

能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程.(2)電功的計(jì)算公式：W＝

.單位：

，符號(hào)為

.常用的單位：千瓦時(shí)(kW·h)，也稱“度”，1kW·h＝

J.靜電電IUt焦耳J3.6×106自學(xué)靜悟2.電功率(1)定義：單位

內(nèi)電流所做的功.(2)公式：P＝

＝

.(3)單位：瓦特，符號(hào)：W.(4)意義：表示電流做功的快慢.時(shí)間UI自學(xué)靜悟自學(xué)靜悟二、焦耳定律1.焦耳定律(1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟

成正比，跟導(dǎo)體的

及

成正比.(2)表達(dá)式：Q＝

.2.熱功率(1)定義：

內(nèi)的發(fā)熱量稱為熱功率.(2)表達(dá)式：P＝

.(3)物理意義：表示電流

的物理量.電流的二次方電阻通電時(shí)間I2Rt單位時(shí)間I2R發(fā)熱快慢

(1)電吹風(fēng)工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為什么能？合作學(xué)習(xí)一、電功和電熱的理解答案電吹風(fēng)工作時(shí)，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能.(2)電熨斗工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為什么能？答案電熨斗工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.純電阻電路非純電阻電路純電阻電路和非純電阻電路的比較

純電阻電路非純電阻電路能量轉(zhuǎn)化情況電功和電熱的關(guān)系W＝Q即IUt＝I2Rt＝

tW＝Q＋E其他UIt＝I2Rt＋E其他電功率和熱功率的關(guān)系P＝P熱，即IU＝I2R＝P＝P熱＋P其他即IU＝I2R＋P其他歐姆定律是否成立U＝IR

I＝

成立U＞IR

I＜

不成立電功和電熱的比較例1

(多選)下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是A.電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多B.W＝UIt適用于任何電路，而W＝I2Rt＝

t只適用于純電阻電路C.在非純電阻電路中，UI>I2RD.焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路√√√例2規(guī)格為“220V

36W”的排氣扇，線圈電阻為40Ω，求：(1)接220V的電源后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱的功率；答案35W

1W解析排氣扇在220V的電壓下正常工作時(shí)的電流為發(fā)熱功率為P熱＝I2R＝(0.16)2×40W≈1W.轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為P機(jī)＝P－P熱＝(36－1)W＝35W.(2)如果接上(1)中電源后，扇葉卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率.答案1210W

1210W解析扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)所在電路成為純電阻電路，電流做功全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時(shí)電動(dòng)機(jī)中電流為電動(dòng)機(jī)消耗的功率即電功率等于發(fā)熱功率：P電′＝P熱′＝UI′＝220×5.5W＝1210W.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，例“220V、25W”的白熾燈．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．1.W＝UIt是電功的計(jì)算式，P電＝UI是電功率的計(jì)算式，適用于任何電路.Q＝I2Rt是電熱的計(jì)算式，可以計(jì)算任何電路中電流I通過電阻R時(shí)在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量，P熱＝I2R是熱功率的計(jì)算式，可以計(jì)算任何電路的熱功率.2.只有在純電阻電路中才有W＝Q，P電＝P熱，而在非純電阻電路中W＞Q，P電＞P熱.3.在純電阻電路中，由UIt＝I2Rt得I＝

，即歐姆定律成立；在非純電阻電路中，由UIt＞I2Rt知U＞IR，即歐姆定律不成立.點(diǎn)評(píng)精講例3小型直流電動(dòng)機(jī)(其線圈內(nèi)阻為r＝1Ω)與規(guī)格為“4V

4W”的小燈泡并聯(lián)，再與阻值為R＝5Ω的電阻串聯(lián)，然后接至U＝12V的電源上，如圖1所示，小燈泡恰好正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)正常工作，求：(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流；合作學(xué)習(xí)二、非純電阻電路功率的分析與計(jì)算圖1答案0.6A流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流I＝IR－IL＝0.6A.(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出；答案2.04W解析電動(dòng)機(jī)消耗的總功率P＝ULI＝4×0.6W＝2.4W電動(dòng)機(jī)的熱功率P熱＝I2r＝(0.6)2×1W＝0.36W電動(dòng)機(jī)輸出功率P出＝P－P熱＝2.4W－0.36W＝2.04W(3)電動(dòng)機(jī)的效率.答案85%解析電動(dòng)機(jī)的效率：點(diǎn)評(píng)精講1.電動(dòng)機(jī)的功率和效率(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率是電動(dòng)機(jī)消耗的總功率，P入＝UI.(2)電動(dòng)機(jī)的熱功率是線圈上電阻的發(fā)熱功率，P熱＝I2r.(3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率是電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率，P出＝IU－I2r.例4額定電壓都是110V、額定功率PA＝100W、PB＝40W的燈泡兩盞，若接在電壓為220V的電路上，使兩盞燈泡均能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是

合作學(xué)習(xí)三、純電阻電路中的功率分配及計(jì)算√解析判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電流，對燈泡有P＝UI＝

，可知RA＜RB.對于A電路，由于RA＜RB，所以UB＞UA，且有UB＞110V，B燈被燒毀，UA＜110V，A燈不能正常發(fā)光.對于B電路，由于RB＞RA，A燈又并聯(lián)滑動(dòng)變阻器，并聯(lián)電阻小于RB，所以UB＞U并，B燈被燒毀，A燈不能正常發(fā)光.對于C電路，B燈與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光.對于D電路，若滑動(dòng)變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光.比較C、D兩個(gè)電路，由于C電路中滑動(dòng)變阻器功率為(IA－IB)×110V，而D電路中滑動(dòng)變阻器功率為(IA＋I(xiàn)B)×110V，所以C電路消耗電功率最小.點(diǎn)評(píng)精講3.串、并聯(lián)電路的總功率(1)串聯(lián)電路：P總＝U總I＝(U1＋U2＋U3＋…)I＝P1＋P2＋P3＋…(2)并聯(lián)電路：P總＝UI總＝U(I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3＋…)＝P1＋P2＋P3＋…即無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率均等于電路中各電阻消耗的功率之和.達(dá)標(biāo)檢測解析家用電器中有純電阻也有非純電阻，故總電功率只能用P＝UI來計(jì)算，C正確.1.(對電功率的理解)如圖3所示，一幢居民樓里住著生活水平各不相同的24戶居民，所以整幢居民樓里有各種不同的電器，例如電爐、電視機(jī)、微波爐、電腦等.停電時(shí)，用歐姆表測得A、B間電阻為R；供電后，各家電器同時(shí)使用，測得A、B間電壓為U，進(jìn)線電流為I，則計(jì)算該幢居民樓用電的總功率可以用的公式是

A.P＝I2R B.P＝C.P＝IU D.P＝I2R＋√123圖32.(對焦耳定律的理解)(多選)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，都通過相同的電流，在相同時(shí)間內(nèi)

A.電爐放熱與電動(dòng)機(jī)放熱相等B.電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓C.電爐兩端電壓等于電動(dòng)機(jī)兩端電壓D.電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐的功率√123√√解析設(shè)每個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)其電流為I，則題圖甲中總電流為3I，題圖乙中總電流為I；要使兩電路消耗的總電功率也相同，需使PR1＝PR2，即(3I)2R1＝I2R2，故R2＝9R1，所以選項(xiàng)A正確.3.(純電阻電路功率的分配及計(jì)算)把6個(gè)相同的電燈接成如圖4甲、乙所示兩電路，通過調(diào)節(jié)供電電壓與變阻器R1、R2的阻值，使兩組電燈均能正常發(fā)光，并且兩電路消耗的總電功率也相同，則R1、R2大小滿足

123圖4A.R2＝9R1 B.R2＝6R1

C.R2＝3R