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

电路中的

能量转化人教版高中物理必修3第十二章

电能

能量守恒定律电热水壶通电时，电能转化为内能电动机通电时，电能转化为机械能蓄电池充电时，电能转化为化学能。我们知道能量的转化是通过做功来实现的，那么电能转化为其他形式的能的过程，是通过什么做功来实现的呢？功是能量转化的量度，电能转化为其他形式能的过程可以看成是电流做功的过程，我们把电流通过电路时所做的功叫作电功。1.电功（1）电功：电流通过电路时所做的功。

电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。一、电功和电功率（2）实质：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力在做功。

自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加。试推导电功的表达式问题：如图表示一段电路，这段电路两端的电势差是U，电路中的电流为I，电荷从左向右定向移动，你能推导出这段时间t内恒定电场力对电荷所做的功吗？提示：①时间t内有通过电路的电荷量是多少？②电场力做功和什么有关？如何计算？③电功的单位：焦(J)千瓦时(kW·h).1kW·h＝3.6×106J④电功是电能转化为其他形式能的量度。

电流做了多少功，就有多少电能（电势能）转化为其他能。（3）电功的计算①表达式：W=UIt

电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。②适用条件：公式适用于一切电路。（1）电功率：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率，用P表示。（3）单位：瓦特（W）、千瓦（kw）2.电功率（2）表达式：P＝UI

电流在一段电路中做功的功率P等于这段电路两端的电压U与电流I的乘积。（4）意义：电功率表示电流做功的快慢。②实际功率：用电器____________时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。最大功率

实际工作

①额定功率：用电器长期正常工作时的____________，也就是用电器工作在额定电压下的电功率。（用电器铭牌上所标称的功率是额定功率）（5）额定功率和实际功率电流通过电路做功时，电能会转化为哪种形式的能量，要看电路中有哪种类型的用电器。其中，电能转化为内能是最普遍的现象。电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能全部转化为内能。电流通过导体时发热是一种普遍的现象，称为电流的热效应。二、电热和热功率2.焦耳定律（1）表述：电流通过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。（2）表达式：

Q=I2Rt1.电流的热效应：电流通过导体时发热的现象。（3）焦耳定律适用条件：焦耳定律是一条实验定律，是通过实验总结出的一条普适定律，适用于一切导体（电路）。二、电热和热功率3.热功率

（1）P热：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。（2）（3）p热=I2R适用于一切电路纯“发热”元件的电功和电热电路中的电能全部转化为导体的内能，所以电流在这段电路中做的功W＝UIt，等于这段电路产生的热量Q。即：Q＝W=UIt①对纯发热元件，由欧姆定律得：U＝IR②由①、②可得热量Q的表达式：Q＝I2Rt注意：不能误认为Q＝I2Rt是由W=UIt推导出来的。纯电阻电路中电能会完全转化为内能，如果是非纯电阻电路，能量又是如何转化的呢？下面我们以电动机为例，探讨一下电路中的能量转化。思考与讨论：当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？P电＝P机＋P损

P损＝P热

P电＞P热

UI＞I2R三、电路中的能量转化（1）纯电阻电路：电能完全转化为内能。例如白炽灯、电炉、电烙铁等。电1.纯电阻电路和非纯电阻电路（2）非纯电阻电路：电能部分转化为内能，同时还转化为其它形式的能量。例如：电动机、电解槽、电风扇等。特别提醒：均适用于一切电路在纯电阻电路中：在非纯电阻电路中：另外：

仅适用于纯电阻电路。（1）电动机的功率

①输入功率：电动机消耗的总功率

②发热功率：线圈上电阻的发热功率

③输出功率：即机械功率P入＝

P总＝UIP热＝I2