12.1电路中的能量转化（19张ppt）

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12.1　电路中的能量转化
第十二章　电能　能量守恒定律
学习目标
1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区 别与联系.
2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系.
重点
1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．
2．理解电功率和热功率．
难点
1．理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．
2．会从能量转化与守恒角度理电路中的能量转化．
电动机通电时，电能转化为机械能；
日常生活中，为满足人们的各种需求，通常将电能转化各种不同形式的能。
电热水壶通电时，电能转化为内能；
电动汽车充电时，电能转化为化学能；
一、引入新课
白炽灯通电时，电能转化为光能和热能；
电能转化为其它形式的能，都是通过电流做功来实现的。
如图在电路两端所加的电压为U，通过的电流为I，
在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量q=It．
则电场力做功W=Uq　即：W＝IUt　
二、讲授新课
电流做功的实质是，自由电荷在静电力的作用下做定向移动，导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做正功，电荷的电势能减少，转化为其他形式的能。
（4）物理意义：量度电能转化为其它形式能的多少。
（2）标量,单位： J 1kWh=3.6×106J
（3）测量方法：电能表、伏安法等。
（1）计算公式：电功与通过用电器的电量（通过用电
器的电流和通电时间）和用电器两端的电压成正比。
（一）电功和电功率
1.电功
任意电路
纯电阻电路
（1）定义：单位时间内电流所做的功
（2）计算公式：
（3）标量,单位换算： W
(1kW＝103W＝106mW)
（4）测量方法：电压表和电流表
比值定义法
适用一切电路
2.电功率
任意电路
纯电阻电路
额定功率
用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）
用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）
实际电压
用电器实际工作时的电压
实际功率
用电器在实际电压下的功率
实际功率与额定功率的关系
实际电压
大于
等于
小于
额定电压
实际功率
大于
等于
小于
额定功率
影响寿命
正常工作
不能正常工作
额定电压
3、额定功率与实际功率
常用电路
29寸彩电
电熨斗
电冰箱
微波炉
台灯
额定电压（V）
220
220
220
220
220
额定功率（W）
～150
300～800
100～150
800～1200
40～60
4、几种常见家用电器的额定功率
例1、一根电阻丝在通过 2C 的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为 （ ）
A．U＝4V B．U=8V
C．E＝16J D．E=32J
BD
例2、A、B、C三个灯泡按如图所示的方式连接时,各自消耗的实际功率相同，RA:RB:RC为 ( 　)
A.1:1:1 B.1:2:2
C.2:1:1 D.1:4:4
D
A
C
B
电流通过某导体产生的热量, 跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。
电流通过电热水器，电炉等电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能。
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。
焦耳
（二）焦耳定律
1、电热----------焦耳定律
热功率：
(1)单位时间内导体的发热量叫做热功率;
(2)热功率等于通电导体中电流I的二次方
与导体电阻R的乘积。
P热=I2 R
P=UI
（一切电流做功的功率）
总功率
（专指电流发热的功率）
热功率
2、总功率与热功率的关系
只含有电阻的电路，把电能全部转化为内能，
如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯
及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件;
电路中含有电动机转动或有电解槽在发生化学反应的电路，把电能转化为内能和其它形式的能。
（1）纯电阻（纯发热）电路：
（2）非纯电阻电路：
3、纯电阻与非纯电阻电路的特点
W＝UIt＝I2Rt＝Q P电＝UI＝ P热＝I2R
W＞Q UIt＞I2Rt
P电 ＞P热 UI ＞ I2R
P电＝P热＋P其它
（3）电功与电热的计算公式比较
电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能。在电路计算中，欧姆定律不再适用。
（4）电动机问题：
①输入功率：电动机的总功率；P总＝UI
②输出功率：电动机做有用功的功率；
③热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热； P热＝I2r
④功率关系：P总＝P出＋P热
⑤电动机的效率：
例3 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，电动机输出的机械功率。
【解析】（1）电动机和电阻串联，所以电流相等，电阻R两端电压为：U1＝160V﹣110V＝50V，得电流为：I=5A；
（2）电动机的电功率为：P＝UI＝110×5W＝550W
（3）电动机的热功率为：P热＝I2R＝52×0.6W＝15W
输出的机械功率为：P出＝550W﹣15W＝535W
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
课堂练习
2、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？
3、高二教室中有一台电风扇，其电动机内电阻是20Ω，接上220V的恒定电压后，电风扇正常工作，消耗的总功率是66W，则此时( )
A. 电风扇电动机是纯电阻电路
B. 通过电风扇电动机的电流大小为11A
C. 电风扇电动机机械功率为60W
D. 若接上电源后电风扇扇叶被卡住而不能转动，则此时电风扇电动机发热功率为2420W
D