电路中的能量转化（教学课件）物理人教版2019

这章我们要研究的是：电路中的能量是怎样转化的？用能量守恒定律推导出的闭合电路的欧姆定律是怎样的？自然界存在哪些能源？能源的利用与可持续发展有着怎样的关系第十二章：电能

能量守恒定律人类的活动离不开能量。大量的实例说明，自发的能量转移或转化过程具有方向性。在能源的利用过程中，能量虽然是守恒的，但是可利用的品质降低了。为了人类的可持续发展，需要我们节约能源和保护环境。第十二章电能能量守恒定律第一节

电路中的能量转化学习目录contents电功和电功率0102焦耳定律03电路中的能量转化04典例分析学习目标contents理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的，理解电流做功的实质。0102理解电功、电功率的概念，掌握焦耳定律，理解热功率的概念。03弄清电功和电热、电功率和热功率的区别，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路。04能从能量的转化和守恒角度理解电路中的能量转化。重点难点contents电流做功的推导过程0102焦耳定律的推导过程03纯电阻电路与非纯电阻电路中的电能转化的不同04含电动机电路的分析与计算思考：以下电器在工作时，是将什么能转化为什么能？电炉电动机蓄电池充电电能转化为热能电能转化为机械能电能转化为化学能那么，电能是怎样转化为其他形式的能呢？引入新课第一部分电功和电功率温故知新电动机通电时把电能转化为机械能；电热水壶通电时，电能转化为内能；手机电池充电把电能转化成化学能；水在重力作用下，从高处流向低处,重力对水做功，水的势能减少，水轮机机械能增加。电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的一.电流做功的求法电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其它形式的能增加。怎样求电流做的功？右图表示一段电路，电荷从左向右定向移动，它们经过这段电路的时间为t：思考1：在时间t通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少？

由电流的定义可知：

思考2：这相当在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？由静电力做功可知：

思考3：该公式用语言如何表述？一.电功1.电功的定义：在一段电路中静电力力所做的功，就是电流所做的功，简称电功。它等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。2.电功的定义式：

3.国际制单位：焦耳，简称焦，符号是J。常用单位：千瓦时，俗称“度”，符号是kW·h。

观察与思考下图是电磁炉使用时两张图片，图1是否代表电流做功较多图1图2图中的数字意义是电磁炉工作时的电功率,不是电流做功的多少二.电功率1.电功率的定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率2.电功率的定义式：

3.电功率的意义：电功率表示电流做功的快慢。4.电功率的单位：在国际单位制中是瓦（W）

常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）。5.额定功率与实际功率：几种常见家用电器的额定功率用电器铭牌上所标称的功率是额定功率用电器在实际电压下工作的功率是实际功率。用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。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）70～150300～800100～150800～120040～60第二部分焦耳定律思考：电流（静电力）做功时，消耗的是电能。但电能转化为那种形式的能与用电

器有关，那么电流通过下面的用电器电能转化为什么能量？电能转化：化学能和内能电能转化：机械能和内能电能转化：化学能和内能电流通过这些用电器时，电能全部转化为导体的内能思考：电流（静电力）做功时，消耗的是电能。但电能转化为那种形式的能与用电

器有关，那么电流通过下面的用电器电能转化为什么能量？理论探究：设在一段电路中只有纯电阻元件（热水器），其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内电流通过此电阻产生的热量Q。电流I电压U电流通过这段电路做的功为：纯电阻元件：电能全部转化为呢能，电流做的功W等于这段电路产生的热量Q由欧姆定律U=IR，可以得到热量Q的表达式这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律。三.焦耳定律焦耳（JamesPrescottJoule，

1818—1889），英国物理学家。用

近40年的时间做了400多次实验，

研究热和功的关系。通过大量的实

验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。1.焦耳定律的内容：电流通过导体时产生的热量Q（电热）

等于电流I的二次方、

导体的电阻R和通电时间t三者的乘积三.焦耳定律2.焦耳定律的公式：3.热功率P热

：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。5.电流热效应的实质：电能通过电流做功转化为内能（热能）。4.电流热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。由电流的热效应可知，电流通过任何导体都要产生热量，任何用电器都是由导体构成的，所以任何用电器都要产生热量。如过通过用电器的电流为I，构成用电器的导体的电阻为R，则导体产生的热功率为因此，此公式是用电器内部的导体产生的热量，所以该公式适用于任何用电器。热量

Q

观看视频：电池和锡箔纸的激情燃烧

任何导体中通入电流都要产生热量第三部分电路中的能量转化四.电路中的能量转化电动机是一种非纯电阻用电器，电动机工作时会带动重物上升，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？电动机消耗的功率：电动机的损失功率：电动机线圈有电阻，要产生内能（因摩擦、空气阻力产生的能量损失不计）电动机提升重物，电动机输出的机械功率：由能量守恒可知：电功率、热功率和机械功率三者的关系如何：实验：测量电动机的电功率与热功率测量数据（R=10Ω）工作状态U/VI/A电功率热功率叶片不转动0.1880.01880.2580.02580.3100.0309叶片转动0.6660.03340.9490.04390.0035W0.0035W0.0067W0.0067W0.0096W0.0096W0.0222W0.0112W0.0417W0.0193W叶片不转动时叶片转动时实验：测量电动机的电功率与热功率电器使用时的安全隐患电扇工作消耗的电能一部分转化为机械能，一部分因摩擦和电阻而产生内能。电功、电功率与电热、热功率的区别与联系物理意义纯电阻电路非纯电阻电路

能量转化情况电功：

电功率：电热：

热功率：满足欧姆定律：不满足欧姆定律：电路消耗的总电能和电功率因导线有电阻而产生的热量和发热功率课堂小结电路中的能量转化纯电阻电路电能内能电功电热电功率热功率非纯电阻电路电能内能其他能量电功电热电功率热功率典例1：（多选）关于电功，下列说法中正确的有（

）

A．电功的实质是电场力所做的功

B．电功是电能转化为内能

C．电场力做功是电能转化为其他形式能量的量度

D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等AC典例2：（多选）对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（）

CD典例3：一台电动机，线圈的电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？解由焦耳定律可知，电动机发热的功率为P热＝I2R＝52×0.4W＝10W电动机消耗的电功率为P电＝UI＝220×5W＝1100W根据能量守恒定律，电动机对外做功的功率为P机＝P电－P热＝1100W－10W＝1090W这台电动机发热的功率为10W，对外做功的功率为1090W。典例4：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