電路中的能量知道電功電熱電功率的概念并知道電功

第三講電路中的能量1．知道電功、電熱、電功率的概念，并知道電功、電熱的區(qū)別．2．會(huì)用能量的觀點(diǎn)分析電路問題．3．理解閉合電路中的電功、電熱及能量轉(zhuǎn)化關(guān)系．一、電功和電熱1．電功(1)定義：電路中電場力移動(dòng)電荷做的功．(2)公式：W＝qU＝

(適用于任何電路)．UIt電流做功的實(shí)質(zhì)是什么？提示：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電流做多少功就表明有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能．

2．電功率(1)定義：

內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的快慢．(2)公式：P＝W/t＝

(適用于任何電路)．3．電熱：電流流過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量．由

定律來計(jì)算，公式為：

.單位時(shí)間UIQ＝I2RtI2R

焦耳在純電阻電路中電功和電熱相等，在非純電阻電路中，電功大于電熱，二者不相等．二、電源的功率和效率閉合電路中，電源的總功率等于外電路功率與電源內(nèi)部發(fā)熱功率之和．1．電源的總功率：電源內(nèi)外電路消耗的功率P＝

.2．外電路消耗的功率(電源輸出功率)：電源外電路消耗的總功率，P外＝

.3．電源內(nèi)部發(fā)熱功率：電源內(nèi)電路消耗的功率，P內(nèi)＝

＝

．4．電源的效率：電源的輸出功率與總功率的比值η＝

×100%，它隨外電路電阻的增大而增大．

EIUII2rIU內(nèi)友情提示：不要認(rèn)為有電動(dòng)機(jī)的電路一定是非純電阻電路，當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，仍為純電阻電路，歐姆定律仍適用，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．只有在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為非純電阻電路，U>IR，歐姆定律不再適用，大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．

有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A；若把電動(dòng)機(jī)接入2.0V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1.0A．求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率是多大？如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？1．如圖所示，有一個(gè)提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)，電阻為r＝0.6Ω，電路中的固定電阻R＝10Ω，電路兩端的電壓U＝160V，理想電壓表的示數(shù)U′＝110V，則通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少，電動(dòng)機(jī)的輸入功率和輸出功率又各是多少？ 如圖所示，電源的電動(dòng)勢為6V，內(nèi)阻為1Ω，R1為2Ω，R2的總阻值為3Ω，下列說法錯(cuò)誤的是A．當(dāng)R2為1Ω時(shí)，R1消耗的功率最大B．通過改變R2的阻值，路端電壓的最大值為5V，最小值為4VC．R2的阻值越小，R1消耗的功率越大D．當(dāng)R2的阻值為3Ω時(shí)，R2消耗的功率最大

【錯(cuò)源探究】對閉合電路輸出功率最大的條件適用對象不明確而導(dǎo)致錯(cuò)誤【錯(cuò)因分析】沒有理解閉合電路輸出功率最大條件的適用對象，簡單地運(yùn)用R外＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，將R2當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分，因此有R1＝R2＋r＝2Ω，即當(dāng)R2＝1Ω時(shí)，R1消耗功率最大，認(rèn)為A項(xiàng)說法正確則不選，認(rèn)為C項(xiàng)說法錯(cuò)誤則選C.【狀元筆記】電源輸出功率最大的條件是當(dāng)電源或等效電源內(nèi)阻恒定時(shí)才成立的，因此不能將可變外電阻當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分來判斷電源對定值外電阻的輸出功率是否最大，也就是說，條件R外＝r只能用于外電阻R外可變、電源內(nèi)阻恒定時(shí)輸出功率最大的判斷．2．如圖所示電路中，直流發(fā)電機(jī)E＝250V，r＝3Ω，R1＝R2＝1Ω，電熱器組中裝有50只完全相同的電熱器，每只電熱器的額定電壓為200V，額定功率為1000W，其他電阻不計(jì)，并且不計(jì)電熱器電阻隨溫度的變化．問：(1)當(dāng)接通幾只電熱器時(shí)，實(shí)際使用的電熱器都能正常工作？(2)當(dāng)接通幾只電熱器時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率最大？(3)當(dāng)接通幾只電熱器時(shí)，電熱器加熱物體最快？(4)當(dāng)接通幾只電熱器時(shí)，電阻R1、R2上消耗的功率最大？(4)要使R1、R2上消耗功率最大，必須使通過的電流為最大，由此得電路中總電阻必須最小，即當(dāng)50只電熱器全接通時(shí)，可滿足要求，所以n4＝50只． 一個(gè)用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端的電壓U變化的關(guān)系圖象如圖(a)所示，將它與兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源上，如圖(b)所示，三個(gè)用電器消耗的電功率均為P.現(xiàn)將它們連接成如圖(c)所示的電路，仍然接在該電源的兩端，設(shè)電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別為PD、P1、P2，它們之間的大小關(guān)系為A．P1＝4P2

B．PD＝P/9C．P1<4P2 D．PD>P2解析：從電阻器D的I－U圖線可以得出，電阻器的阻值隨所加電壓的增大而減小，在題圖(b)中，三個(gè)電阻消耗的功率相等，都為P＝U2/R1＝U2/R2＝U2/RD，說明三個(gè)電阻的阻值相等，即R1＝R2＝RD.連接成圖(c)所示的電路時(shí)，電阻器D兩端的電壓小于U，電阻器D阻值RD′>RD，這時(shí)電阻器RD兩端的電壓UD>U/2，電阻R1兩端的電壓U1<U/2，電阻R2兩端的電壓U2＝UD>U/2，由電功率計(jì)算式綜合比較得出，A、B、D錯(cuò)誤，C正確．答案：C

(2012沈陽聯(lián)考)如圖所示為兩電源的U—I圖象，則下列說法正確的是A．電源①的電動(dòng)勢和內(nèi)阻均比電源②大B．當(dāng)外接同樣的電阻時(shí)，兩電源的輸出功率可能相等C．當(dāng)外接同樣的電阻時(shí)，兩電源的效率可能相等D．不論外接多大的相同電阻，電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大解析：圖線在U坐標(biāo)軸上的截距等于電源電動(dòng)勢，圖線的斜率等于電源的內(nèi)阻，因此A項(xiàng)正確；作外接電阻R的伏安特性曲線分別交電源①