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)
第1节 电路中的能量转化
第十二章
电能 能量守恒定律
课标定位
1、理解电功、电功率的概念、物理意义；
2、了解电功和电热的区别和联系；
3、能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。
素养阐释
1、物理观念：电功、电功率、电热
2、科学思维：学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，需要通过有关实例，建立能量转化的思维。
引入
现代生活随处可见用电设备和用电器，例如电灯、电视机、电热水壶、电动汽车等。你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
一、电功和电功率
电场力做功：W=qU=IUt　　
一段电路两端的电压为U，通过的电流为I， 则在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量： q=It
电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功。
（3）单位：焦(J) 千瓦时(kW·h)
　1kW·h＝3.6×106J
1、电功
W=UIt
（2）公式：
（1）定义：电场力(或电流)所做的功.
电功普适公式
电功是电能转化为其他形式能的量度.
定义：单位时间内电流所做的功. 表示电流做功的快慢．
电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积．
单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
1kW＝103W
2、电功率
公式：
电功率普适公式
P = =IU
额定功率：用电器在额定电压下工作的功率.
实际功率：用电器在实际电压下工作的功率.
用电器 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） 50～200 300～800 100～150 800～1200 40～60
几种常见家用电器的额定功率
输入功率：用电器输入端的电压与输入电流之积.
输出功率：用电器输出端的电压与输出电流之积.
额定功率和实际功率
【课堂反馈1】当纯电阻 R 的两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为 0.3 C，消耗的电能为 0.9 J 。为在相同时间内使 0.6 C 的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是 (　 )
A．3 V　1.8 J　　　　　B．3 V　3.6 J
C．6 V　1.8 J　　　　　 D．6 V　3.6 J
D
为什么用电器通电后会发热呢？
电烙铁
电熨斗
在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能全部转化为内能。
二、焦耳定律
1．焦耳定律
(2)公式：
(1)定义：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 成正比。
Q=I2 R t
2．热功率
(1)定义：单位时间内的发热量.
P=I2R
(2)公式：
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。
【课堂反馈1】(多选)关于电功和焦耳热，下列说法正确的是( 　　)
A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝I2Rt
D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝UIt
ACD
电饭煲
热得快
电炉
电动机
电风扇
上面三个用电器和下面两个用电器有什么区别？
三、电路中的能量转化
想一想 ： “小太阳”工作时消耗的电能可以用W=I2Rt来计算吗 电风扇工作时消耗的电能可以用W=I2Rt来计算吗 电风扇工作时，消耗的电能转化成什么形式的能量
电能→内能+其它形式的能
P电=P机+P热
P电=UI
P热=I2R
这种电路欧姆定律还适用吗？
纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点
电流、电压、电阻的关系
能量转化 形式
可应用的 公式
电路中只有电阻元件
除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
符合欧姆定律
不符合欧姆定律
电流做功全部转化为内能
电流做功转化为内能和其他形式的能量
电功电热
1、纯电阻电路中：
W=Q，
即UIt=I2Rt，
（欧姆定律成立）
计算电功和电热时：
W = Q =UIt=I2Rt=
计算电功率和热功率时： P=UI=I2R=
2、非纯电阻电路中：
W>Q，
即IUt>I2Rt，U>IR
欧姆定律不成立，说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路
【例1】一个电动机，线圈电阻是0.4 ，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：电动机消耗的电功率P电、电动机的发热功率P热、转化为机械能的功率P机。 根据能量守恒定律: P电＝P热+P机
由焦耳定律知，电动机的热功率为P热 ＝I2R=10W
消耗的电功率为P电＝UI=1100W
P机＝P电－P热＝IU－I2R=1090W
【课堂反馈3】微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1 Ω，当加在它两端的电压为2.0 V时，电流为0.8 A，且能正常工作．求：
(1)它的额定输入功率多大？
(2)工作时由导线发热损失的功率多大？
(3)它的最大输出功率多大？
解析：电动机正常工作时是非纯电阻电路
(1)额定输入功率P额＝UI＝2×0.8 W＝1.6 W
(2)电动机发热功率P热＝I2R＝(0.8)2×1 W＝0.64 W
(3)根据能的转化与守恒，最大输出功率P出＝P额－P热＝0.96 W.
课堂小结
1、电功:在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功。
定义式：W=UIt （适用于一切电路）
2、电功率:单位时间内电流所做的功叫做电功率。
定义式：P=UI （适用于一切电路）
二、焦耳定律
Q=I2 R t
1、焦耳定律：
（适用一切电路）
2、热功率 ：
（适用一切电路）
三、电路中的能量转化
对于电动机满足 P电= P机+P损
【课堂检测1】把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是(　　)
A．P甲＝P乙
B．P甲＝3P乙
C．P乙＝3P甲
D．P乙>3P甲
B
【课堂检测2】理发用的电吹风机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，得到热风将头发吹干，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，电流为I，消耗的电功率为P，有（ 　）
A．IU>P B．P=I2(R1+R2)
C．IU=P D．P>I2(R1+R2)
CD
【课堂检测3】如图所示的电路中，电炉电阻R＝10 Ω，电动机线圈的电阻r＝1 Ω，电路两端电压U＝100 V，电流表的示数为30 A，问通过电动机的电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少？
解：①通过电炉的电流强度为I1＝U/ ＝10 A.
通过电动机的电流强度为I2＝I－I1＝20 A.
②电动机的总功率为P＝UI2＝100×20 W＝2×103 W.
因发热而损耗的功率为P′＝I22r＝400 W.
电动机的有用功率(机械功率)为P″＝P－P′＝1.6×103 W，
电动机通电1 min做的有用功为W＝P″t＝1.6×103×60 J＝9.6×104 J.