高中物理 2.5 电功率课件 粤教版选修31.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 一 电功和电功率1 电功是指电流通过一段电路时 自由电荷在电场力的作用下做功时 电场力对自由电荷做的功 电功的计算公式是w uit 2 单位时间内电流所做的功叫功率 电功率的计算公式是 根据我们的生活经验和所见所闻列举常见的用电器 并说明是电能主要转化为什么能 答案 1 电灯 把电能转化为光能 2 电热毯 电熨斗 电饭煲 电热水器 把电能转化为内能 3 电动机 把电能转化为机械能 4 音响 把电能转化为声能 5 电解槽 把电能转化为化学能 目标导航 预习导引 一 二 三 二 焦耳定律和热功率1 电场力对电荷做功的过程是电能转化为其他能的过程 在一段只有电阻元件的纯电阻电路中 电能将转化为热量 热量的计算公式是q i2rt 这就是焦耳定律 与电阻发热对应的功率叫热功率 其计算公式是p i2r 2 在一般的用电器工作的电路中 用电器实际消耗的功率不能用公式p i2r计算 而应该用公式p ui计算 这是因为一般用电器不是纯电阻 它的主要功能也并非将电能转化为内能 目标导航 预习导引 一 二 三 分析比较纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热的关系 答案 1 纯电阻电路中 由于满足u ir 故uit i2rt 电功和电热在数值上相等 即w q 2 非纯电阻电路中 由于u ir不再成立 uit i2rt 电功和电热不相等 一般是电功大于电热 例如电动机在工作时 电功在数值上等于电动机产生的电热与机械能之和 即w q e机 目标导航 预习导引 一 二 三 三 闭合电路的功率在包含电源在内的闭合电路中 电源工作时 电路中消耗的总功率是ei u外i u内i 它表明电源提供的能量一部分消耗在外电路 转化为其他形式的能 另一部分消耗在内电路 转化为内能 知识精要 思考探究 典题例解 一 二 三 迁移应用 一 电功和电功率1 w uit和p ui电功和电功率的定义式 适用于一切电路 3 额定功率和实际功率 1 额定功率 指用电器正常工作时的功率 当用电器两端电压达到额定电压时 电流也将达到额定电流 功率达到额定功率 通常用电器上标的值指的就是额定值 如标有 220v40w 字样的灯泡 其额定电压为220v 额定功率为40w 2 实际功率 指用电器在实际电压下的电功率 只有当实际电压等于额定电压时 实际功率才等于额定功率 用电器的实际功率应小于或等于额定功率 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 试从力的角度和能的角度分析电功的实质是什么 答案 1 从力的角度看 电流做功的实质是电场力对自由电荷做功 2 从能的角度看 电流做功过程是电能转化为其他形式能的过程 电功的大小量度了电能的减少量 标志着电能转化为其他形式的能的多少 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例1 多选 下列关于电功 电功率和焦耳定律的说法 正确的是 导学号51120065 a 电功率越大 电流做功越快 电路中产生的焦耳热一定越多b w uit适用于任何电路 而w i2rt 只适用于纯电阻电路c 在非纯电阻电路中 ui i2rd 焦耳热q i2rt适用于任何电路思路分析 本题考查的是电功 电功率和焦耳定律 关键是正确区分电功和电功率 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 w uit是电功的定义式 适用于任何电路 而只适用于纯电阻电路 b对 在非纯电阻电路中 电流做的功 焦耳热 其他形式的能 所以w q 即ui i2r c错误 q i2rt是焦耳热的定义式 适用于任何电路中产生的焦耳热 d正确 所以b d对 答案 bd 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 多选 关于电功和电功率 下列说法中正确的是 a 电流做功就是电场力对电荷做功 从而把电能转化为其他形式的能b 电功率越大 电流做功越多c 电功率越大 电流做功越快d 在相同时间内 额定功率越大的用电器 电流做功一定越多答案 ac解析 电流做功实质就是电场力对电荷做功 从而把电能转化为其他形式的能 a项正确 功率表示做功的快慢 功率越大 做功越快 b项错误 c项正确 d项中要看用电器是否在额定功率下工作 d项错误 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 q i2rt和p i2r是电热和热功率的定义式 适用于任何电路和用电器 2 电功是电能转化为其他形式能的量度 即电功表示电流通过导体时转化为其他形式能的总和 电热表示电流通过导体时消耗的电能转化为内能的那部分 即电热是电能转化为内能的量度 可见电功和电热是两个不同的物理量 不能混淆 3 电功和电热的数量关系 w q 即uit i2rt ui i2r 能量转化角度 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 4 纯电阻电路和非纯电阻电路 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 白炽灯泡通电以后 一会儿就热得烫手 电饭锅通电以后能把生米煮成熟饭 电流通过导体能使导体的温度升高 请思考 电流通过导体为什么会发热 产生的热量与电流的大小和导体电阻是什么关系 答案 电能转化为内能 q i2rt 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例2 规格为 220v36w 的排气扇 线圈电阻为40 求 导学号51120066 1 接上220v的电压后 排气扇转化为机械能的功率和发热的功率 2 如果接上电源后 扇叶被卡住 不能转动 求电动机消耗的功率和发热的功率 思路分析 1 发热功率为p热 i2r 2 机械能的功率为p机 p电 p热 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析 1 排气扇在220v的电压下正常工作时的电流为发热功率为p热 i2r 0 16 2 40w 1w 转化为机械能的功率为p机 p p热 36w 1w 35w 2 扇叶被卡住不能转动后 电动机成为纯电阻电路 电流做功全部转化为热能 此时电动机中电流为i a 5 5a 电动机消耗的功率即电功率等于发热功率p电 p热 ui 220 5 5w 1210w 答案 1 35w1w 2 1210w1210w 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 下列说法正确的是 a 电热器的热功率越大 产生的热量越多b 电热器的电阻越大 热功率越大c 通过电热器的电流越大 热功率越大d 电热器的热功率与本身的电阻和通过的电流有关答案 d解析 q i2rt pt 产生的热量还与通电时间有关 a项错误 由p i2r知 p与i r均有关 b c均错 d项正确 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 三 闭合电路的功率1 电源的功率p 电源将其他形式的能转化为电能的功率 也称为电源的总功率 计算式 p ie普遍适用 2 电源内阻消耗功率p内 电源内阻的热功率 也称为电源的损耗功率 计算式 p内 i2r 3 电源的输出功率p出 外电路上消耗的功率 计算式 p出 iu外普遍适用 一 二 三 知识精要 4 闭合电路上功率的分配关系 p p出 p内 即ei u外i u内i 其中ei表示电源提供的电功率 u外i和u内i表示电源的外电路和电源的内电路上消耗的电功率 电源的内电路消耗的功率一般是热功率 公式ei u外i u内i也是一个能量转化和守恒的体现 它表明电源工作的过程是将电能转化为其他形式的能的过程 在此过程中 能量的总量是不变的 因此可以用能量守恒定律来进行有关的计算 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 6 电源的输出功率与外电阻之间的关系 从上式可以看出 1 当r r时 电源的输出功率最大 此时电源的效率为 50 2 当r r时 随着r的增大 输出功率越来越小 3 当r r时 随着r的增大 输出功率越来越大 4 当p出 pm时 每个输出功率对应两个可能的外电阻r1和r2 且r1 r2 r2 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 5 p出与r的关系如图所示 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 例3 如图所示电路中 电阻r1 9 r2 15 电源电动势e 12v 内电阻r 1 求 导学号51120067 1 当电流表示数为0 4a时 变阻器r3的阻值多大 2 r3阻值多大时 它消耗的电功率最大 3 r3阻值多大时 电源的输出功率最大 思路分析 由电路图可知 r2与r3并联后再与r1串联 电流表的示数是表示通过电阻r2的电流 根据串 并联电路的特点以及闭合电路的欧姆定律可求出该题的答案 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 3 设阻值为r3 时 电源输出功率最大为pm 当外电路的总电阻r r时 电源输出功率最大 因r r 所以 当r越接近r时输出功率最大 故只有当r3 0时 r最接近r 此时电源输出功率最大 答案 1 30 2 6 3 0 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 如图所示 直线a为电源的路端电压u与i的关系图象 直线b是电阻r的两端电压u与电流i的关系图象 用该电源与电阻r组成闭合电路 电源的输出功率和电源的效率分别为 导学号51120068 a 4w 33 b 2w 33 c 2w 67 d 4w 67 答案 d 一 二 三 知识精要 典题例解 迁移应用 知识链接 案例探究 类题试解 闭合电路中的图象问题u i图象有两种 电阻的伏安特性曲线和电源的伏安特性曲线 这两种图象放到一起综合考查 要求学生能区别这两种图象 又能找到这两种图象的结合点 知识链接 案例探究 类题试解 多选 在如图所示的u i图象中 直线 为某一电源的路端电压与电流的关系图象 直线 为某一电阻r的伏安特性曲线 用该电源与电阻r组成闭合电路 由图象判断正确的是 导学号51120069 a 电源的电动势为3v 内阻为0 5 b 电阻r的阻值为1 c 电源的输出功率为4wd 电源的效率为80 思路分析 分析解答本题时关键在于弄清两个图象的物理意义及两个图象交点处的意义 知识链接 案例探究 类题试解 答案 abc 知识链接 案例探究 类题试解 知识链接 案例探究 类题试解 知识链接 案例探究 类题试解 1 如图所示 直线a为电源的u i图线 直线b和c分别为电阻r1和r2的u i图线 用该电源分别与r1 r2组成闭合电路时 电源的输出功