电路中能量的转化课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

1.2电路中能量的转化课本前言：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？通过电流做功——电功一.电流做功的认识问题：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，请推导出时间t内恒定电场力对电荷所做的功。一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压U，自由电荷定向移动的速率为v，设导体的横截面积为s，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。

(3)电场对单个自由电荷做功为W=Eqx=Eqvt(4)该段导体自由电荷数目为N=nSl(5)t时间内电场对全部自由电荷做功W总=NW=nSlEqvt=nSqvUt=IUtSUl-vtv(2)t时间内自由电荷运动位移x=vt(一)电功W：电流通过电路时所做的功。

二.电功和电功率1.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。电功是电能转化为其他形式能的量度。2.定义式:

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三者的乘积适用范围：任何电路3.电功的单位：焦(J)千瓦时(kW·h)

1kW·h＝

J3.6×106(二)电功率P：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）2.公式：适用范围：任何电路②实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。①额定功率：用电器长期正常工作时最大功率，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）4.额定功率和实际功率注：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。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。例：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）焦耳定律

1.表达式：

Q=I2Rt（一）电流的热效应：电流通过导体时发热的现象。三.电热和热功率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,是实验定律适用范围：计算任何电路导体的发热2.实验演示公式（三）热功率P：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。P热=I2R

P=UI（一切电流做功的功率）总功率（专指电流做功用来发热的功率）热功率功率比较：纯“发热”元件（纯电阻）的电功和电热此时，电路中的电能全部转化为导体的内能，即电流在这段电路中做的功W等于这段电路产生的热量Q。对纯发热元件，即纯电阻电路中：U＝IR注意：不能误认为Q＝I2Rt是由W=UIt推导出来的。W=UItQ=I2Rt可得W=Q思考：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？（一）纯电阻电路：只含有电阻的电路，如电炉、电烙铁、白炽灯等。特点：电能全部转化为内能。四.电路中的能量转化W=Q（二）非纯电阻电路：电路中含有电动机或有电解槽的电路．特点：电能只有一部分转化为内能W=Q+E其它UIt>I2RtU>IR非纯电阻电路，欧姆定律不成立。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r的发热功率

③输出功率：即机械功率P入＝

P总＝UIP热＝I2r

三者关系为：P入＝P热＋P出

P出

＝UI－I2r=P机（三）

含电动机电路的分析2.电动机的效率【练习】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∶9【练习】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=