焦耳定律电路中能量的转化.pptx

6、焦耳定律 电路中能量的转化 环节一:自学检测 1、什么是电功？它的计算式是什么？它的单 位是什么？ 2、什么是电功率？它的计算式是什么？它的 单位是什么？ 3、焦耳定律的内容是什么？焦耳热的计算公 式是什么？电功与焦耳热的大小相等吗？为什 么会有电热的产生(焦耳定律的微观解释）？ 4、热功率的定义是什么？它的计算式是什么 ？它的单位是什么？电功率与热功率相等吗？ 环节二：合作探究 探究点（一）对电功和电功率的理解 电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电 时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转 化为化学能。电能转化为其他形式能的过程就 是电流做功的过程。 一、电功 功是能量转化的量度，电流做了多少功就有 多少电能转化为其他形式的能。 电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由 电荷的电场力做功。电场力对电荷做功，电荷 的电势能减少，其他形式的能增加。 1、定义：电场力(或电流)所做的功. 电功是电能转化为其他形式能的量度. 电场力做功：W=qU 一、电功 一段电路两端的电压为U,通过的电流为I, 则在时间t内通过这段电路任一横截的 电荷量： q=I t W=IUt 2、公式: 电流在一段电路中所做的功W等于这 段电路中的电流 I 、电路两端的电压U、 通电时间 t 三者的乘积 3、单位：焦(J) 千瓦时(kWh). 1kWh3.6106J 一、电功 W=IUt2、公式: 1、定义：电场力(或电流)所做的功. 电功普适公式 1、定义：单位时间内电流所做的功. 表示电流做功的快慢 电流在一段电路上做功的功率P等于 电流I与这段电路两端的电压U的乘积 3、单位：瓦(W) 千瓦(kW) 1kW103W 二、电功率 P =W/t=IU2、公式: 电功率普适公式 环节二：合作探究 探究点（二）对焦耳定律和热功率的理解 电热Q 2、公式: (1)推导： 电能全部转化为内能： Q=W=IUt 欧姆定律：U=IR Q=I2 R t 1、定义:电流通过导体产生的热量. 焦耳定律：电流通过导体产生的热量Q 等于电流I的二次方、导体的电阻R 和 通电时间 t 三者的乘积 焦耳定律适用于:纯电阻电路；非纯电阻电路 纯电阻电路：只含有电热元件的电路（如白炽 灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机） 非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或 有在发生化学反应的电解槽的电路 Q=I2R t 2、公式: 电热Q 3、单位：焦(J) 千瓦时(kWh). 电热普适公式 1、定义:单位时间内的发热量. 热功率P 热功率P等于通电导体中电流 I 的二次 方与导体电阻R 的乘积 P=Q /t=I2R2、公式: 3、单位：瓦(W) 千瓦(kW) 热功率普适公式 环节二：合作探究 探究点（三）区别W和Q,P和P热 纯电阻电路: 非纯电阻电路: 电能 内能 电能 内能+其它形式的能 Q I2Rt W IUt= I=U/R 电功 = 电热: W=IUt = =I2RtU2t/R 电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热 WW 其 Q IUt I2Rt IU/R 电功：W= IUt电热：Q=I2Rt 电功率：P = IU热功率：P热=I2R R M =Q 环节二：合作探究 完成教材P65 的讨论交流 1、在电源内部，能量是如何转化的？ 2、在外电路上，能量是如何转化的？ 3、你能从能量转化与守恒的角度来理解闭合电路 欧姆定律吗？ 电源的三个功率以及关系电源的三个功率以及关系 环节三：同步训练 创新设计例2 第二课时 学习目标 1、会计算电源的效率 2、理解电源的输出功率与负载之间的关系 探究点一：电源的效率 1、电源效率的定义 （请阅读创新设计创新拓展） 2、电源效率的计算 探究点二:电源的输出功率与负载的关系 请阅读创新设计的创新拓展 电源的三个功率以及关系电源的三个功率以及关系 电源的输出功率随外电阻变化的讨论 电源的总功率P总=IE 内耗功率：P内=I2r 输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=I U外= I2 R外 当外电阻为纯电阻电路时 当R外=r时,P出最大，且最大值为 P出m= E2 4r (R外+r)2 = E2 +4r (R外-r)2 R外 P出=I2R外= E2R外 由图可知:同一功率对 应着两个电阻值,两个 电阻值之间有何关系呢 ? 闭合电路的U-I图象 U o I E U0 M（I0,U0） b a N I0 Im 1）右图中a为闭合电路的U-I图象 b为部分电路(外电阻)的U-I图象 2）两者的交点坐标表示该电阻 接入电路时的路端电压与电流. 3）a的斜率的绝对值表示电源内 阻的大小、b的斜率的绝对值表 示接入电路中外电阻的的大小 4）图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。 当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩 形面积最大，即输出功率最大。 环节三：同步检测 例题：已知如图，E =6V，r =4，R1=2 ，R2的变化范围是010。求： 电源的最大输出功率； R1上消耗的最大功率； R2上消耗的最大功率。 E r R2 R1 2.25W； 2W； 1.5W。 同步练习： 例2：如图所示，直线B为电源的U-I图线，直 线A为电阻的U-I图线，用该电源和该电阻组成 闭合电路时，电源的输出功率和电源的效率分 别是： A、电源的输出功率为4W； B、电源的输出功率为2W； C、电源的效率为33.3% D、电源的效率为67% 同步练习 如图所示，直线OAC为某一直流