電路中的能量課件高一下學(xué)期物理粵教版

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。電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，是通過(guò)什么方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的呢？電動(dòng)機(jī)通電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電熱水壺通電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；手機(jī)電池充電把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；1.理解電功和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系2.知道焦耳定律的物理意義3.能從純電阻電路和非純電阻電路的角度區(qū)別電功和電熱4.認(rèn)識(shí)閉合電路中的能量關(guān)系

做功的過(guò)程伴隨著能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程，做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，即某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等并且等于使能量轉(zhuǎn)化的功的多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，是通過(guò)電流做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一、電功用電器工作時(shí)，電流做功是什么力做功？電場(chǎng)線向右電荷定向移動(dòng)方向向左

自由電子受電場(chǎng)力向左電場(chǎng)力做正功W=qUq=It電流做功的實(shí)質(zhì)：恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力作正功，電勢(shì)能減小，其它形式的能增加。1.定義：電路中電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的電荷所做的功，簡(jiǎn)稱電功，通常也說(shuō)成是電流的功。W=UIt適用一切電路2.電功表達(dá)式：一、電功3.意義：量度電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的多少。5.

單位：J；1kW·h=3.6×106J6.測(cè)量方法：電能表、伏安法等。4.決定因素：電功與通過(guò)用電器的電量（通過(guò)用電器的電流和通電時(shí)間）和用電器兩端的電壓成正比。一、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.定義：電流在一段電路中所做的功與通電時(shí)間之比3.表達(dá)式：4.單位：W（1kW=103W）5.測(cè)量方法：電壓表和電流表適用一切電路

1.物理意義：描述電流做功的快慢電流在一段電路中做功的功率等于這段電路兩端的電壓和電流的乘積二、電功率比值定義法通過(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。三、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。焦耳焦耳定律適用于純電阻電路，也適用于非純電阻電路！三、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）熱功率三、焦耳定律三、焦耳定律3.電功和熱量思考：如果電路中還含有除電阻之外的其他負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)，電路中的能量又改如何轉(zhuǎn)化呢？如電吹風(fēng)機(jī)吹熱風(fēng)時(shí)，消耗電能和產(chǎn)生熱量相等嗎？電功焦耳定律

電流所做的總功電吹風(fēng)機(jī)消耗的總電能電吹風(fēng)機(jī)W≠Q(mào)只是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分能量電流做功的功率電功率熱功率

電吹風(fēng)機(jī)P≠P熱三、焦耳定律4.電功率和熱功率電流發(fā)熱的功率機(jī)械能內(nèi)能電能消耗電能＞產(chǎn)生熱量電功率＞熱功率像吹風(fēng)機(jī)這樣包含電動(dòng)機(jī)的用電器像熱水器這樣不包含電動(dòng)機(jī)的用電器內(nèi)能電能消耗電能=產(chǎn)生熱量電功率=熱功率三、焦耳定律只含有電阻的電路，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(dòng)機(jī)也是純電阻器件;

電路中含有電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)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：非純電阻電路：三、焦耳定律5.認(rèn)識(shí)兩種電路三、焦耳定律6.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：

三、焦耳定律6.電動(dòng)機(jī)電功與電熱的計(jì)算公式比較：規(guī)律總結(jié)：無(wú)論是純電阻電路還是非純電阻電路，計(jì)算電功時(shí)都可以用W＝UIt，功率都可以用P＝UI，熱量都可以用Q＝I2Rt，熱功率都可以用P＝I2R，若用變形式時(shí)，就要考慮是否是純電阻電路。三、焦耳定律四、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.某電吹風(fēng)簡(jiǎn)化電路如圖所示，其主要部件為電動(dòng)機(jī)M和電熱絲，部分技術(shù)參數(shù)如下表，電吹風(fēng)在220V電壓下工作。下列說(shuō)法正確的是（）A．開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)B．吹熱風(fēng)時(shí)通過(guò)電熱絲的電流為4AC．吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲的功率為990WD．該電吹風(fēng)中電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為440ΩB額定電壓220V額定功率熱風(fēng)時(shí)：990W冷風(fēng)時(shí)：110W

C3.在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，可采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V。求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功率和電動(dòng)機(jī)的線圈電阻。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)