教科版选修31 第二章第6节 焦耳定律 电路中的能量转化 课件（19张）.ppt

2 6焦耳定律电路中的能量转化 第二章直流电路 探讨几个用电器的能量转化情况 a 电流流过电炉b 电流流过充电电池c 电流流过电风扇 电能转化为热能 电能转化为化学能和热能 电能转化为机械能和热能 1 电源内部 其他形式的能转化为电能 同时 电源本身也有一定的电阻 电流流过时电源也会发热 消耗一部分电能 2 外电路 通过电场力做功 将电源输出的电能转化为其他形式的能量 3 物理意义 在纯电阻电路中 电源把其他形式的能量转化为电能的功率ei 等于电源输出功率ui与电源内电路的热功率i2r之和 闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现 一 电路中的能量转化 4 闭合电路中的能量转化 电源提供电能 外电路消耗的能量 内电路消耗的电能 4 在纯电阻电路中 电源的输出功率 1 电源提供的功率 电源功率 3 电源的输出功率 外电路得到的功率 2 电源内阻上的热功率 二 电路中的几种功率和电源效率 结论 电源的效率随外电阻的增大而增大 5 电源的工作效率 对纯电阻电路 电源的效率为 内容 物理量 p ei p内 i2r p输出 u路i p i2 r r p内 i2r p输出 i2r p p内 p输出或ei i2r u路i 三 闭合电路中几种功率及相互关系 四 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输出 p总 p内 ie i2r u路i i2r外 1 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 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 电源的功率最大时 其效率只有50 电源的功率最大时 其效率只有50 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 5 p输出与r的关系如图所示 五 闭合电路的u i图象 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 六 电动机的功率和效率 电动机的总功率 输入功率 电动机的热功率 电动机的输出功率 机械功率 电动机的效率 七 串 并联电路中电功率的分析与计算 对于由纯电阻组成的串联和并联电路 相关电功率的分析如下 例1 关于电功w和电热q的说法正确的是 a 在任何电路中都有w uit q i2rt 且w qb 在任何电路中都有w uit q i2rt 但w不一定等于qc w uit q i2rt均只有在纯电阻电路中才成立d w uit在任何电路中成立 q i2rt只在纯电阻电路中成立解析 选b w uit q i2rt适用于一切电路 但在纯电阻电路中w q 在非纯电阻电路中w q b对 a c d错 b 例2 加在某台电动机上的电压是u 电动机消耗的电功率为p 电动机线圈的电阻为r 则电动机线圈上消耗的热功率为 电动机输出的机械功率为 a pb u2 rc p2r u2d p p2r u2 非纯电阻电路中 计算电功率只能用p ui计算热功率只能用p热 i2r c d 例3 a灯与b灯电阻相同 当变阻器滑片向下移动时 对两灯明暗程度的变化判断正确的是 a a b灯都变亮b a b灯都变暗c a灯变亮 b灯变暗d a灯变暗 b灯变亮 b 解析 由电路图可知 灯泡a与灯泡b 滑动变阻器r r1组成的电路并联 且b与r为并联 当滑片向下滑动时 滑动变阻器的阻值变小 那它与a灯并联的等效电阻变小 电路的总电阻都会变小 所以总电流变大 根据欧姆定律可知 总电流变大时 内阻分压变大 外电压变小 所以灯泡a两端的电压减小 a灯变暗 因为总电流是变大的 所以右边电路的分流变大了 通过r1上的电流变大 分压也就增加了 因为外电压是变小的 所以b灯和滑阻上的电压就变小了 b灯泡变暗 故选b r r1 例4 在如图所示的u i图像中 直线 为某一电源的路端电压与电流的关系图像 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 由图像判断正确的是 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 电源的热功率为4w abc 例5 电路图如图甲所示 图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像 滑动变阻器的最大阻值为15 定值电阻r0 3 1 当r为何值时 r0消耗的功率最大 最大值为多少 2 当r为何值时 电源的输出功率最大 最大值为多少 审题指导 解答本题时应把握以下三点 1 由u i图像求电源的电动势和内阻 2 电路中的电流最大时 r0消耗的功率最大 2 根据电源有最大输出功率的条件 求电源的最大输出功率 答案 1 010 9w 2 4 5 13 3w 六 电路中电功率和热功率的计算方法1 注意区别 负载 负荷 与 电阻 负载 或 负荷 是对用电器功率特征的一种习惯称谓 通常说 负载 或 负荷 大 是指用电器的功率大 并不是用电器的 电阻 大