【课件】电路中的能量转化+课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

12.1

电路中的能量转化1.对下列电器通电时，都存在能量的转化，是什么能量之间的转化？2.功是能量转化的量度，是谁做功导致了电能转化为其它形式的能？功能关系：电流做功（电场力）做功的过程，电能转化为其它形式能的过程，电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式能。一、电功和电功率

如图很小一段电路，电荷从左向右定向移动，所用时间为t，两端的电压为U，电路的电流为I，求这个过程中电场力做的功．推导：则电场力做功W＝qU

在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量q=It

即：W＝UIt

一、电功和电功率1．电功（1）电功定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．（3）单位：焦（J）

常用单位有千瓦时（kW·h）

1kW·h＝

J（2）公式

W＝UIt3.6×106适用范围：普遍适用2．电功率——表示电流做功的快慢（1）定义：单位时间内电流所做的功（3）单位：瓦（W）,常用单位：千瓦（kW）

1kW＝103W（2）公式：（4）测量方法：电压表和电流表适用一切电路比值定义法额定功率:用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）实际电压:用电器实际工作时的电压实际功率:用电器在实际电压下的功率额定电压:用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）常用电路29寸彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压（V）220220220220220额定功率（W）～150300～800100～150800～120040～60电流做功有没有规律呢？电流通过各种仪器做功的同时，都会产生热量，产生的热量跟哪些因素有关？是什么关系？二、焦耳定律二、焦耳定律电流通过某导体产生的热量,跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。电流通过电热水器，电炉等电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能。

这个关系式最初是由焦耳通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作焦耳定律（Jouleˊslaw）。焦耳实验演示热功率：(1)单位时间内导体的发热量叫做热功率;(2)热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积。P热=I2R

P=UI（一切电流做功的功率）总功率（专指电流发热的功率）热功率思考：如果电路中还含有除电阻之外的其他负载，如电动机，电路中的能量又改如何转化呢？热功率：三、电路中的能量转化

电功和电热是不一个概念？他们之间是什么关系？纯电阻电路：只含有电阻的电路，如电炉、电烙铁、白炽灯等。纯电阻电路的特点：电能全部转化为内能。W=Q即：UIt=I2Rt

即：U=IR纯电阻电路，欧姆定律成立。三、电路中的能量转化

电功和电热是不一个概念？他们之间是什么关系？非纯电阻电路：电路中含有电动机或有电解槽的电路．非纯电阻电路的特点：电能只有一部分转化为内能W=Q+E其它即：UIt>I2Rt

即：U>IR非纯电阻电路，欧姆定律不成立。两种电路对比分析纯电阻电路:非纯电阻电路:I=U/R电功=电热:W=IUt==I2RtU2t/R电功率=热功率：P=IU=U2/R=I2R=P热

I＜U/R电功：W=IUt电热：Q=I2Rt电功率：P=IU热功率：P热=I2RRM=Q电动机问题：1．输入功率：电动机的总功率；P总＝UI2．输出功率：电动机做有用功的功率；3．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热；P热＝I2r4．功率关系：P总＝P出＋P热5．电动机的效率：

纯电阻电路非纯电阻电路能量转化情况电功和电热的关系W＝Q即IUt＝I2Rt＝W＝Q＋E其他UIt＝I2Rt＋E其他电功率和热功率的关系P

P热，

即IU＝I2R＝P＝P热＋P其他即IU＝I2R＋P其他欧姆定律是否成立U＝IR

I＝

成立U＞IR

I＜

不成立＝BCD【练习1】【练习2】甲、乙两灯分别标有“6V

3W”和“6V

6W”字样，先将两灯串联后接在电压为U的电路中，甲灯的功率为P1；再将两灯并联后接在同一电压下，乙灯的功率为P2。两次灯泡均安全，忽略温度对灯丝电阻的影响，则P1∶P2为（）

A．9∶2 B．2∶9 C．4∶9 D．1∶9B【练习3】某电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220V电压下工作。下列说法正确的是（）A．开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风B．吹热风时通过电热丝的电流为4AC．吹热风时电热丝的功率为990WD．该电吹风中电动机的内电阻为440Ω【参考答案】B额定电压220V额定功率热风时：990W冷风时：110W【练习4】某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m/s2）。vU=110V【解析】由

P电=P热+P机机械功率：P机=mgv=50×10×0.9=450W

电功率：P电=UI=110×5=550WP热=P电-P机=550-450=100W由P热=I2R=100W故，电动机线圈的电阻为4Ω。得R=4Ω【练习9】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r＝0.6Ω，R＝10Ω，U＝160V，电压表的读数为110V，求：（1）通过电动机的电流；（2）输入到电动机的功率P入；（3）电动机的发热功率P热，电动机输出的机械功率。【解析】（1）电动机和电阻串联，所以电流相等，电阻R两端电压为：U1＝160V﹣110V＝50V，得电流为：I=5A；（2）电动机的电功率为：P＝UI＝110×5W＝550W（3）电动机的热功率为：P热＝I2R＝5