物理人教版（2019）必修第三册12.1电路中的能量转化（共21张ppt）

(共21张PPT)
12.1 电路中的能量转化
人教版必修第三册第十二章《电能 能量守恒定律》
学习目标
1 理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的。
2 推导电功公式和焦耳定律。
3 能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。
4 能从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化，理解电功和电热的区别和联系。
一、新课导入
1、电流通过电水壶
→电能转化为内能。
电能转化为其它形式的能 电流做功
途径
一、分析下列现象，其能量是如何转化的
2、电流通过电动机
→电能转化为机械能。
3、电流通过蓄电池
→电能转化为化学能。
二、电流做功
电流做功的实质是什么？
如图很小一段电路，电荷从左向右定向移动，所用时间为t，两端的电压为U，电路的电流为I，求这个过程中电场力做的功．
推导：则电场力做功W＝qU
　　
在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量q=It　
即：W＝UIt
①定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功。
②公式：
③单位：焦耳（J）；千瓦时（Kw·h）
1 kW·h = 1000W×3600 s = 3.6×106 J
④测量方法：电能表
任意电路
纯电阻电路
二、电流做功
二、电流做功
探究电流做功多少与什么因素有关？
三、电功率
①定义：电流所做的功与通电时间之比。
②公式：
③单位：在国际单位制中是瓦（W）；常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）。 1kW＝103W＝106mW
④物理意义：描述电流做功的快慢
任意电路
纯电阻电路
用电器的额定电压、额定功率、实际功率。
额定电压：表示用电器正常工作时的电压．
额定功率：用电器加上额定电压时消耗的功率．
实际功率：用电器在工作中实际消耗的电功率．
若用电器在额定电压下工作，则P实＝P额
若用电器工作电压不等于额定电压，则P实≠P额．
通常情况下，≤
三、电功率
焦耳定律
1、原理
导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应，产生的热量叫电热
2、电热的实质
电热的实质是电能通过电流做功转化为内能
四、焦耳定律
焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q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。
热功率：单位时间内的发热量
焦耳定律实验
四、焦耳定律
电功和电热是不一个概念？他们之间是什么关系？
纯电阻电路：只含有电阻的电路，如电炉、电烙铁、白炽灯等。
纯电阻电路的特点：
电能全部转化为内能。
W=Q
即：UIt =I2Rt
即：U=IR
纯电阻电路，欧姆定律成立。
电路中的能量转化
五、电功和电热比较
电功和电热是不一个概念？他们之间是什么关系？
非纯电阻电路：电路中含有电动机或有电解槽的电路．
非纯电阻电路的特点：
电能只有一部分转化为内能
W=Q+E其它
即：UIt >I2Rt
即：U>IR
非纯电阻电路，欧姆定律不成立。
五、电功和电热比较
3、电功和电热的比较
（1）纯电阻电路中（电路中只含有电阻）
W＝UIt＝I2Rt＝Q
P电＝UI＝ P热＝I2R
（2）非纯电阻电路中：
W＞Q UIt＞I2Rt
P电 ＞P热 UI ＞ I2R
P电＝P热＋P其它
五、电功和电热比较
例1：规格为“220V，1000W”的电炉，求： （1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流 （2） 正常工作时电炉的电阻
(2)电炉的电阻：
R=U额2/P额 =2202/1000Ω =48.4Ω
解： (1)由P=UI知，电炉正常工作时：I额=P额/U额 =1000/220A ≈4.5A
五、典例分析
例2．两个白炽灯泡上分别标有“220V 100W ”和“220V 40W ”字样，则它们正常工作时的电阻之比是（　　）
A．1：1 B．2：5 C．3：5 D． 5：2
B
五、典例分析
例3. 如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻RM＝0.6 Ω，R＝10 Ω，U＝160 V，电压表的读数为110 V．则：
(1)通过电动机的电流是多少？
(2)输入到电动机的电功率是多少？
(3)电动机工作1 h所产生的热量是多少？
五、典例分析
例4、规格为“220 V　36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求：(1)接220V的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上(1)中电源后，扇叶卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率.
答案　（1）35 W　1 W （2）1 210 W
五、典例分析
五、典例分析
求解电动机问题
例5．如图所示电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω．灯泡L“8V、16W”恰能正常发光，电动机M绕组的电阻R0=1Ω．则下列说法中正确的是( )
A．流经电源的电流是2A
B．电动机的输出功率20 W
C．电动机的输出功率是10 W
D．电源的输出功率是32 W
D
五、典例分析
例6．如图所示，A为电解槽，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻r＝2 Ω，当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为6 A；当S2闭合、S1断开时，电流表的示数为4 A（电流表内阻不计），求：
(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？
(2)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？
答案：(1)2 Ω，72 W；　(2)16 W
五、典例分析
二、长度的测量
六、课堂小结
1. 电功W
定义：在一段电路中电场力所做的功,也就是电流所做的功
公式：W=UIt
单位：J
2. 电功率P
定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率
公式：P==W/t=UI
单位：W
kW
kWh
1kWh=3.6×106J
3. 焦耳定律
内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
公式：Q=I2Rt
公式：P热=Q/t=I2R
单位：W kW
4. 热功率：P热
内容：导体在单位时间内发出的热量