电路中的能量转化课件高二上学期物理人教版

第十二章电能能量守恒定律1.电路中的能量转化学习目标1.通过实例分析,理解电能向其他形式的能转化是通过电流做功来实现的,加深对功与能量转化关系的认识。(物理观念)2.通过推导电功公式与焦耳定律,理解电功、电功率和焦耳定律,能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。(科学思维)3.从能量的转化和守恒的角度分析非纯电阻电路中的能量转化,理解电功与电热的区别与联系。(物理观念)4.联系生活中的电风扇、空调、电动机等电器设备,体会能量转化与守恒思想,增强理论联系实际的意识。(科学态度与责任)基础落实·必备知识全过关一、电功和电功率1.电流做功的实质导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。

转化为其他形式的能,是通过电流做功来实现的。

2.电功(1)定义: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

、通电

三者的乘积。

(2)公式:W=Uq=

。

(3)单位:

,符号:

。

即从电源获得的能量

电流I电能

时间tUIt焦耳J3.电功率

(1)定义:电流在一段电路中做功的功率P等于这段电路两端的

与

__________的乘积。

(2)公式:P=

。

(3)单位:

,符号:

。电流做功的快慢

电压U

UI瓦特W电流I

二、焦耳定律及电路中能量转化1.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的

成正比,跟导体的

_________及通电时间成正比。

(2)公式:Q=

。

2.电热功率(1)定义:电流通过导体发热的功率。(2)公式:P热=

。

初中学过电流的热效应

二次方

电阻I2RtI2R3.电路中的能量转化(1)电动机:设电动机消耗的功率为P电,输出的功率为P机,损失的功率为P损,它们之间满足_______________。设电动机两端的电压为U,通过电动机线圈的电流为I,电动机线圈的电阻为R,P电=

,只考虑线圈发热产生的能量损失,P损=P热=

,P机=

。

(2)充电的电池:电源提供的电能转化为电池的化学能和

,即P电=P化+P内。内能P电=P机+P损

UI

I2RUI-I2R情境链接

教材拓展阅读教材第80页“P=UI,P=I2R”的导出过程,说明这两个公式的适用条件。提示:P=UI适用于任何电路;

P=I2R适用于电能全部转化为内能的纯电阻电路。易错辨析(1)电功与电能的单位都是焦耳,电功就是电能。

(

)

(2)电功率越大,表示电流做功越多。

(

)

(3)W=UIt适用于任何电路求电功。

(

)

提示:电功是过程量,电能是状态量,两者只是单位相同,有本质的区别,电能的变化要依靠电流做功来实现,电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。提示:电功率表示电流做功的快慢,电功率大,表示电流做功快,但做功不一定多。

××√(4)电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多。

(

)

(5)电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。

(

)

提示:电功率公式为P=UI,功率越大,表示电流做功越快。但是电流做功的快慢只表示电能转化的快慢,转变成什么能与用电器有关,转化的多少与时间有关。

×√(6)Q=I2Rt适用于任何电路求热量。

(

)

√重难探究·能力素养全提升探究点一电功和电功率导学探究下面是某型号电冰箱的铭牌

型号***额定电压220V~星级标志****额定频率50Hz气候类型SN·N·ST输入总功率100W防触电保护类别Ⅰ类额定耗电量0.72kW·h/24h总有效容积235L噪声38dB(A)冷冻室有效容积85L冷冻能力4.0kg/24h发泡剂环戊烷额定输入电流0.5A重量64kg制冷剂R600a50g(1)该冰箱正常工作时的额定功率是多少?(2)冰箱正常工作一天大约耗电多少?(3)如果要设计更节能的冰箱,可以从哪些方面入手?提示:110

W提示:9.504×106

J提示:使用更好的隔热材料制作箱体,提高压缩机的效率,使用制冷系数更高的制冷剂等。

知识归纳1.对电功的理解(1)从力的角度看,电流做功的实质是静电力对自由电荷做功。(2)从能的角度看,电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程,电功的大小量度了电能的减少量,标志着电能转化为其他形式的能的多少。(3)电功W=UIt=qU对任何电路都适用。项目串联电路并联电路特点电流相同I1=I2电压相同U1=U2功率公式P=I2RP=功率关系总功率P=P1+P2+…+Pn2.串、并联电路中的电功率

特别提示

(1)求解串、并联电路中的功率分配问题,比例法求解会使问题简化,但一定要确定是正比关系还是反比关系。(2)当分析用电器的功率问题时,一定要注意用电器的安全,不要超过用电器的额定电压、额定电流。典例剖析【例1】(多选)图中R1=2Ω,R2=4Ω,R3=4Ω,通电后(

)

ABCA.经R1和R3的电流之比I1∶I3=2∶1B.R1两端的电压和R3两端的电压之比U1∶U3=1∶1C.三个电阻消耗的电功率之比P1∶P2∶P3=2∶1∶1D.三个电阻消耗的电功率之比P1∶P2∶P3=3∶2∶4

对点演练1.有额定电压都是110V,额定功率PA=100W、PB=40W的电灯两盏,接在电压为220V的电路上,使两盏电灯均能正常发光且电路中消耗功率最小的电路是(

)C

探究点二焦耳定律导学探究一台能正常工作的电动机如图所示,其工作电压为220

V。

(1)电动机消耗的电能会全部转化为线圈产生的内能吗?

提示:不会,只有一部分电能转化为内能。

提示:不能。

知识归纳1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较

比较项纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件,如电阻、电炉丝等电路中除电阻外,还包括把电能转化为其他形式的能的用电器,如电动机、电解槽欧姆定律适用,I=不适用,I<比较项纯电阻电路非纯电阻电路能量转化电能全部转化为内能:

W=Q=UIt=I2Rt=t电能转化为内能和其他形式的能:

W=UIt,Q=I2Rt,W=Q+W其他功率特点电功率等于热功率:P电=P热=UI=I2R=电功率等于热功率与其他功率之和:P电=UIP热=I2RP电=P热+P其他2.电动机的简易模型及其功率、效率

典例剖析

CD

教你析题

读取题干获取信息发现它不转动,用电压表测得它两端的电压U0=0.3

V,流过它的电流I0=0.3

A此时电路为纯电阻电路,满足欧姆定律,电功率等于热功率该小组又设计了如图所示的实验电路,已知电源的电压恒为U=9

V小灯泡、电动机、电阻箱串联,流过三者的电流相同,电源电压等于三者电压之和小灯泡的额定电压UL=2

V,额定功率PL=2

W。闭合开关S,调节电阻箱的阻值,当R=2

Ω时,灯泡恰好正常发光,电动机正常工作此时电路为非纯电阻电路,R=2

Ω时,小灯泡两端电压为2

V,消耗电功率为2

W,电动机正常工作,P输=P-P热教你破题

方法技巧

电动机电路的分析与计算1.当电动机正常工作时,要注意分清电功和电热的关系,电动机消耗的电能也就是电流做的功W=UIt,电动机产生的内能必须用Q=I2Rt来求。另外,还要注意能量守恒定律的应用,即W=Q+E(E为其他形式的能)或P电=P机+P热,其中P电=UI,P热=I2R,P机为机械功率。2.当电动机被卡住时,非纯电阻电路转变为纯电阻电路,电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能,W=Q,即UIt=I2Rt。对点演练

BC解析:由于U=IR只适合纯电阻电路,在纯电阻电路中①②③没有区别,在非纯电阻电路中①②③各不相同,故A错误,B正确;公式②在纯电阻电路中可求电路的热功率,在非纯电阻电路中,公式②也可求电路的热功率,故C正确;对于非纯电阻电路,公式③不适合求热功率,故D错误。学以致用·随堂检测全达标

BCD

2.(非纯电阻电路分析与计算)(多选)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到的热风可将头发吹干。设电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,则下列选项正确的是(

)A.IU>P B.IU=PC.P>I2(R1+R2) D.P=I2(R1+R2)BC解析:电吹风机消耗的电功率即消耗的电能的功率为P=UI,大于电阻上