电路中的能量转化+课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

焦耳定律

电路中的能量转化

秒过基点01IU一、电功、电功率、电热及热功率电能电场力IUt1.电功(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的

做的功.(2)公式：W＝qU＝

(适用于任何电路).(3)电流做功的实质：

转化成其他形式能的过程.2.电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的

.快慢3.焦耳定律(1)电热：电流通过导体产生的

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)公式：Q＝

(适用于任何电路).4.电功率P＝IU和热功率P＝I2R的应用(1)不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电流的电功率均为P电＝

，热功率均为P热＝

.热量I2RtUII2RP热I2R02考点面对面一、电功和电功率回忆：

在静电学中，电场力做功的特点是什么？表达式？（1）特点：电场力做功与路径无关，只取决于初末位置的电势差（2）利用电势差求电功——WAB=qUAB推导：W=qUq=ItW=UIt（一）电功1.电功的定义：电场力对电荷做的功，叫做电功．电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功．2.电功的表达式：W＝qU＝UIt

即一段电路上的电功就等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积．3.单位：焦耳，符号为J.1度=1kW∙h=3.6×106J4.物理意义：反映了有多少电能转化为其他形式的能也可以说“消耗了多少电能”考点一、电功、电功率、电热及热功率1.定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率2.表达式：3.单位：瓦特，符号w4.物理意义：表示电流做功的快慢（二）电功率

适用于一切电路一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积5.6.额定功率和实际功率：(1)额定功率：用电器铭牌上所标称的功率;(2)实际功率:用电器在实际电压下工作的功率.用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率．（3）输入功率：机器工作时，外界对机器做功的功率（又叫总功率）（4）输出功率：机器对外界做功的功率（又叫有用功率）（5）机械效率：输出功率跟输入功率的比值

7.电源的输出功率随外电阻变化的讨论①电源的总功率P总=IE②内耗功率：P内=I2r③输出功率：P出=P-P内=IE-I2r=IU外=I2R外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P出m=E24r(R外+r)2=E2+4r(R外-r)2R外P出=I2R外=E2R外此时电源机械效率为50%8.电动机的三个功率及关系1.内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．2.表达式：3.适用范围：一切电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．1.内容：电阻通电所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比值2.表达式：（三）焦耳定律（四）热功率1.纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为目的.(如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡及转子被卡住的电动机等)电能全部转化为热能,电功=电热2.非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能力为目的,目的不是发热,而是难以避免的热能损失.(如电动机在转动或给蓄电池充电，电解槽等)电能大部分转化为其它能，一小部分转化为热能，电功>电热考点二、电路中的能量转化3.电功和电热、电功率和热功率的区别与联系

意义公式联系电功电流在一段电路中所做的功W＝UIt对纯电阻电路，电功等于电热，W＝Q＝UIt＝I2Rt；对非纯电阻电路，电功大于电热，W＞Q电热电流通过导体产生的热量Q＝I2Rt电功率单位时间内电流所做的功P＝UI对纯电阻电路，电功率等于热功率，P电＝P热＝UI＝I2R；对非纯电阻电路，电功率大于热功率，P电＞P热热功率单位时间内导体产生的热量P＝I2R4．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电动机、电解槽电流、电压、电阻三者的关系遵循欧姆定律I＝U/R电能电功率电源的效率例1．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中不正确的是(

)A．甲灯的实际功率一定总是40WB．将乙灯接入110V电路中，它的额定功率仍为60WC．两灯均正常发光时，甲灯丝电阻较大D．两灯均正常发光时，甲消耗的电能较少实际功率由电压决定，不一定等于额定功率额定功率是反映元件的本身特性，不随电压的变化而变化由P=U2/R计算电阻由W=Pt计算消耗的电能答案：A解析显隐例3.微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率是多少？解:【例4】一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法中正确的是(

)A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440ΩB．电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5WC．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103JD．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析显隐注意区分两用电器是否是纯电阻用电器？【例5】在如图所示的电路中，电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中的电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5Ω.闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0A.则以下判断中正确的是(

).A．电动机的输出功率为14WB．电动机两端的电压为7.0VC．电动机的发热功率为4.0WD．电源输出的电功率为24W审题设疑(1)如何计算电源的输出功率？(2)如何计算电动机的发热功率？(3)如何计算电动机的输出功率？P电源＝IUP机热＝I2r

P机出＝IU机－I2r

转解析解析

由部分电路欧姆定律知电阻R0两端电压为:

U＝IR0＝3.0V，电源内电压为U内＝Ir＝2.0V，所以电动机两端电压为U机＝E－U－U内＝7.0V，B对；电动机的发热功率和总功率分别为:

P热＝I2r1＝2W、P总＝U机I＝14W，C错；电动机的输出功率为P出＝P总－P热＝12W，A错；电源的输出功率为P＝U端I＝20W，D错．答案B转原题审题导析1.直流电动机为非纯电阻用电器，不遵从部分电路欧姆定律，遵从串联电路电流相等、分压规律及能量守恒定律.电阻R为纯电阻.2.针对此条件可考虑运用机械功率P=Fv解答问题.【例6】

如图所示，是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内电阻r＝0.8Ω，电路中另一电阻R＝10Ω，直流电压U＝160V，电压表示数UV＝110V．试求：(1)通过电动机的电流；(2)输入电动机的电功率；(3)若电动机以v＝1m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量？(g取10m/s2)转解析转原题03要点精练[3](2020·黑龙江哈尔滨师大附中模拟)如图(甲)所示,电路中电源电动势为3.0V,内阻不计,L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,小灯泡的伏安特性曲线如图(乙)所示。当开关闭合后,下列说法中正确的是(

)A.L1中的电流为L2中电流的2倍B.L3的电阻约为1.875ΩC.L3的电功率约为0.75WD.L2和L3的总功率约为3WB[4]如图所示是某款理发用的电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后,电动机驱动风叶旋转,将空气从进风口吸入,经电热丝加热,形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220V,吹冷风时的功率为120W,吹热风时的功率为1000W。关于该电吹风,下列说法正确的是(

)A[5](多选)(2020·福建宁德模拟)如表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计其自身机械损耗。若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,则(

)自重40kg额定电压48V载重75kg额定电流12A最大行驶速度20km/h额定输出功率350WADA.电动机的输入功率为576WB.电动机的内电阻为4ΩC.该车获得的牵引力为104ND.该车受到的阻力为63N(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻

(选填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率

(选填“增大”“不变”或“减小”)。

答案:(2)增大(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路图,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为

W,最大功率为

W。(结果均保留2位小数)

答案:(3)0.39

1.17解析:(3)当R=9.0Ω时,小灯泡的实际功率最小,由闭合电路欧姆定律有E0=I(R+r)+U,即4=10I+U,在图中作出该直线如图(乙)所示,交点坐标约为I=223mA,U=1.77V时最小功率Pmin=UI=0.39W;当R=0时,小灯泡的实际功率最大,有E=Ir+U,即4=I+U,在图中作出该直线如图(丙)所示,交点坐标约为I=318mA,U=3.69V,小灯泡的最大功率Pmax=UI=1.17W。[7]某一小型电风扇额定电压为5.0V,额定功率为2.5W。某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择:A.电源E(电动势为6.0V)B.电压表V(量程为0～6V,内阻约为8kΩ)C.电流表A1(量程为0～0.6A,内阻约为0.2Ω)D.电流表A2(量程为0～3.0A,内阻约0.05Ω)E.滑动变阻器R1(最大阻值5kΩ,额定电流100mA)F.滑动变阻器R2(最大阻值25Ω,额定电流1A)(1)为了使加在电风扇上的电压实现在0～5.0V之间进行测量,并便于调节,减小读数误差和系统误差,实验中所用电流表应选用

,滑动变阻器应选用

(填所选仪器前的字母序号)。

(2)请你为该小组设计实验电路,并把电路图画在图(甲)中的虚线框内[小电风扇的电路符号如图(甲)所示]。答案:(2)图见解析(3)操作过程中发现,小电风扇通电后受阻力作用,电压表读数小于0.5V时电风扇没启动。该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图(乙)所示,由此可以判定,小电风扇的电阻为

Ω,正常工作时的发热功率为

W,机械功率为

W。

答案