4.4电路中的能量转化与转移.ppt

课前复习 1 复习电场力做功 W Uq U为电场中两点间电势差 在电路中即为导体两端电压 q为电量 电路中为流过导体截面电量 2 电流做功 把电能转化为其它形式的能 1 电流通过纯电阻 电灯 电炉子等 电路做功 把电能转化为内能 3 电流通过电动机做功 把电能一部分转化为内能 一部分转化为机械能 4 4电路中的能量转化与守恒 电路中的能量转化与守恒 一 电功与电功率 1 电功 1 定义 电流做的功简称电功 导体两端加上电压 导体内建立电场 在电场力作用下自由电子定向移动 形成电流 电场力做功 又说成电流做功 2 表达式 W qU UIt 4 单位 焦耳 千瓦时 电子伏特 5 物理意义 电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能 2 电功率 1 定义 单位时间内电流所作的功 2 公式 P U 3 单位 瓦特 4 物理意义 表示电流做功的快慢 说明 1 电功W UIt和电功率P UI的定义式适用于任何电路 2 在纯电阻电路中遵循欧姆定律由于U IR 所以有 W UIt I2Rt U2 R tP UI I2R U2 R对于非纯电阻的电路比如电动机 电解槽等由于不遵循欧姆定律所以电功只等于UIt 电功率也只能用P UI 二 焦耳定律与热功率 1 焦耳定律 内容 电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比 跟导体的电阻成反比 跟通电时间成正比 这个规律叫做焦耳定律 表达式 Q 2Rt 使用范围 Q 2Rt是电热的定义式 适用于任何电路 物理含义 电能通过电流的做功转化为内能 二 热功率 定义 单位时间内电流通过导体发出的热 表达式 P Q t 2R 单位 瓦特符号W 说明 1 电路上发热的的热功率取决于通过这段电路的电流和电阻 P I2R对任何情况的热功率都适用 2 纯电阻电路 W QP P热非纯电阻电路 W QP P热 如图所示 用电器两端电压U 电流I回答 1 时间t内 电流对用电器做功 W UIt 2 该用电器的电功率 P W t UI 3 若用电器电阻为R 时间t内该用电器产生的热量 Q I2Rt 4 该用电器的热功率 P热 Q t I2R 5 电功与电热是否相等 它们的大小关系如何 为什么 分为纯电阻电路与非纯电阻电路分别分析 若电路为纯电阻电路 则W Q I2Rt 若电路为非纯电阻电路 则W Q 因为W内还包括电能转化成的其它能量 即W Q E 1 W UIt 2 P W t UI 3 Q I2Rt 4 P热 Q t I2R 5 纯电阻电路 则W Q I2Rt 非纯电阻电路 则W Q 即W Q W它 由于闭合电路中内 外电路的电流相等 由 得 1 电源提供的功率 电源功率 2 电源的输出功率 外电路得到的功率 3 电源内阻上的热功率 三 闭合电路中的功率 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 结论 电源的效率随外电阻的增大而增大 电源的工作效率 对纯电阻电路 电源的效率为 1 如图所示的电路中 电源的电动势E 10V 内阻r 0 5 电动机的电阻R0 1 0 电阻R1 1 5 电动机正常工作时 电压表的示数U1 3 0V 求 1 电源释放的电功率 2 电动机消耗的电功率 将电能转化为机械能的功率 3 电源的输出功率 1 P电 20W 2 P电动机 12W P电 机械 8W 3 P出 18W 2 电源电动势E 20V 内阻r 1 用理想电压表测出电动机两端电压U 10V 已知电动机线圈电阻RM 1 则错误的为 A 通过电动机的电流为10AB 电动机的输入功率为20WC 电动机发热消耗的功率为4WD 电动机输出功率为16W 3 如图所示 直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图线 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多少 P出 4W 66 7 课本案例分析 在图中 发电机的内阻r 0 1欧 每根连接导线的电阻r1 0 1欧 负载电阻R 22欧 电路中的电流强度I 10A 求 1 负载两端的电压UR 2 外电路上的电压U端 3 发电机的电动势 4 整个外电路上消耗的功率P外 5 负载上消耗的功率 6 导线上消耗的功率 7 发电机内部消耗的功率 8 发电机的功率 案例分析 解 1 负载两端的电压UR IR 220V 2 外电路上的电压U I r R 222V 3 发电机的电动势E I r r R 223V 4 外电路上消耗的功率P外 I2 r R 2220W 5 负载上消耗的功率PR I2R 2200W 6 导线上消耗的功率P线 I2r 20W 7 电动机内部消耗的功率P内 I2r 10W 8 发电机的功率P EI I2 r r R 2230W 电源最大输出功率 电源的功率最大时 其效率只有50 1 如图所示的电路中 电源的电动势为2V 内阻为0 5 R0为2 变阻器的阻值变化范围为0 10 求 1 变阻器阻值多大时 R0消耗的功率最大 2 变阻器阻值多大时 变阻器消耗的功率最大 其最大功率为多少 R 0时 输出功率最大 R 2 5 时 变阻器消耗的功率最大 Pm 0 4W 2 12分 如图所示 R为电阻箱 为理想电压表 当电阻箱读数为R1 2 时 电压表读数为U1 4V 当电阻箱读数为R2 5 时 电压表读数为U2 5V 求 05江苏 1 电源的电动势E和内阻r 2 当电阻箱R读数为多少时 电源的输出功率最大 最大值Pm为多少 3 如图所示 图线a是某一蓄电池组的伏安特