12.1 电路中的能量转化(共19张ppt)

(共19张PPT)
a、电流流过电炉
b、电流流过电解槽
c、电流流过电风扇
→电能转化为热能。
→电能转化为化学能和热能
→电能转化为机械能和热能
电能转化为其它形式的能 电流做功
问题1、其能量是如何转化的
W=qU
q=It
W=UIt
一、电功和电功率
1、电功
单位换算： J 1kWh=3.6×106J
矢量标量：标量
测量方法：电能表。
定义式：
表达式：
单位换算： W 1kW=103W
矢量标量：标量
测量方法：电压表和电流表
2、电功率
一、电功和电功率
二、焦耳定律
3、理论和实验依据：
1、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。
（2）焦耳最早通过实验证明。
（1）理论推导。
纯电阻电路
2、公式表述。
4、适用条件：任何用电器。
三、电路中的能量转化
纯电阻电路中I=U/R，电能全部变成了热，电功=电热
非纯电阻电路中，电能只有部分转化为内能
电解槽：电能=化学能+热能
电动机：电能=机械能+热能
W=Q =UIt =I2Rt =U2t/R
P电=P热 即UI=I2R= U2/R
UIt ＞ I2Rt P电>P热 即UI> I2R U2/R无意义
有一起重机用的直流电动机，如图所示，其内阻 r=0.8Ω，线路电阻 R=10Ω，电源电压 U=150V，伏特表示数为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Pr，电动机输出的机械功率．
1. 用电器两端电压220V，这意味着 ( )
A. 1A电流通过用电器时，消耗的电能为220J
B. 1C正电荷通过用电器时，产生220J的热量
C. 1A电流通过用电器时，电流的发热功率为220W
D. 1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J
D
例2.一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗的功率是66W。求： （1）电风扇正常工作时通过电动机的电流强度。 （2）电风扇正常工作时转化为机械能和内能的功率，电机的效率。 （3）如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率。
分清输入电功率、消耗热功率、输出机械功率及它们之间的守恒关系是关键
电热
1. 电功W
定义：在一段电路中电场力所做的功,也就是通常
说的电流所做的功,简称电功.
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
小结：电功和电功率、电热和热功率
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
导体在单位时间内发出的热量
A组能力训练题2
1.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的量度
C.电场力做功是电能转化成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
A组能力训练题3
2. 一灯泡标有“220V，100W”字样将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有
( )
A.灯泡的实际功率为50W
B.灯泡的实际功率为25W
C.通过灯泡的电流为额定电流的1/2
D.通过灯泡的电流为额定电流的1/4
B C
A组能力训练题7
3.一台直流电动机线圈电阻r =1Ω，与一阻值R=10Ω的电阻串联，当所加电压U=150V，电动机正常工作时电压表示数100V，求电动机消耗的功率及输出的机械功率。
U
R
M
V
电阻R两端的电压为
UR=U-UM= 50V，
通过R的电流是
I=UR/R=5A
电动机消耗的功率为
P=IUM=5×100=500W
P热=I2r =25W
P机=P-P热=500-25=475W
解：
A组能力训练题8
4.有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：
（1）电动机正常工作时的输出功率 ；
（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）
（1）电动机不转时为纯电阻电路，
r=U1/I1=0.5Ω
电动机正常工作时，
P电=I2U2=1×2=2W
电动机的热功率为
P热=I22r=12×0.5=0.5W
电动机所做机械功的功率
P机= P机-P热=1.5W
（2）转子突然被卡住，电动机的发热功率为
P热=U22/r=22/0.5=8W
解：
B组能力训练题6
6、某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m/s2）。
v
U=110V
P电= P热+ P机
其中机械功率：
P机=mgv=50×10×0.9=450瓦
电功率：
P电=UI=110×5=550瓦
∴P热=P电-P机=550-450=100瓦
∵P热=I2R=100瓦
电动机线圈的电阻为4Ω。
解：
∴R=4Ω
思考：
我们知道白炽灯是纯电阻器件，但是我们日常生活中的的确确看到白炽灯发出光。这不是矛盾吗？
其工作原理是：电流通过灯丝（钨丝，熔点达3000℃以上）时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000℃以上，灯丝在处于白炽状态时，就发出光芒。
　　从能量的转换角度看，电灯发光时，大量的电能将转化为热能，只有极少一部分可以转化为有用的光能。
目前在所有日常生活的用电照明灯具中，白炽灯的效率是最低的，白炽灯会把消耗能量中的大部分（超过90%）转化成无用的热能，只少于10%的能量会成为光能。
2011年8月，发改委公布《中国淘汰白炽灯路线图（征求意见稿）》，从2016年10月1日起，禁止销售和进口15瓦及以上普通照明用白炽灯。