物理人教版2019必修第三册12.1 电路中的能量转化 （共28张ppt）

(共28张PPT)
12.1 电路中的能量转化
一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功。
电路中，电荷在电场力作用下，定向移动，因此，电场力对电荷做了功。
新课导入：
如图，一段电路两端的电压为，通过的电流为，在时间内通过这段电路任一横截的电荷量q=It
则电场力做功W=qu=UIt
新课导入
电 功
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、电路中的电流、通电时间三者的乘积。
公式：W=UIt
单位：焦耳，符号：J
新知探究
电功率
定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。
公式： 。
单位：瓦特，符号w。
新知探究
焦耳定律
内容：电流通过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。
公式： 。
热功率：单位时间内的发热量称为热功率。
公式： 。
物理意义：表示电流发热快慢的物理量。
新知探究
纯电阻电路与非纯电阻电路
纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点 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
举例 白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅 电动机、电解槽
能量转化
新知探究
纯电阻电路 非纯电阻电路
公式
欧姆定律 符合，U=IR，R即是原件电阻 不符合，U＞Ir，r为原件内发热电阻，并非是原件总电阻
关系 W＝UIt、P电＝UI适用于任何电路计算电功和电功率 Q＝I2Rt、P热＝I2R适用于任何电路计算电热和热功率 只有纯电阻电路满足W＝Q，P电＝P热；非纯电阻电路W>Q，P电>P热
新知探究
纯电阻电路与非纯电阻电路
电功率与热功率的区别与联系
区别：电功率是指某段电路的总功率，即这段电路上消耗的全部电功率，表示电流在一段电路中做的功等于这段电路两端的电压U和通过这段电路的电流I的乘积，P电＝UI。
热功率是指元件(导体)因发热而消耗的功率，电流通过元件发热的功率等于通过元件(导体)的电流的平方与电阻的乘积，P热＝I2R。
新知探究
电功率与热功率的区别与联系
联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除内能外其他形式的能的功率之和。
新知探究
1．关于四个公式① ；② ;③ ; ④ ；下列说法中正确的是（　　）
A．公式①适用于任何电路热功率的计算
B．公式②适用于任何电路电功率的计算
C．公式③适用于任何电路热功率的计算
D．公式④适用于任何电路电功率的计算
D
课堂练习
【答案】D
【详解】在纯电阻电路中，四个公式都可以用来计算电路的电功率和热功率；对非纯电阻，计算电功率可用公式①、④；计算热功率只能用②；故ABC错误，D正确。
课堂练习
2．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中错误的是（　　）
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B． 适用于任何电路，而 只适用于纯电阻电路
C．在非纯电阻电路中，
D．焦耳热适用于任何电路
A
课堂练习
【答案】A
【详解】电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短和是否是纯电阻电路有关， A错误； 适用于任何电路，而 只适用于纯电阻电路，B正确；在非纯电阻电路中，总功率大于热功率，C正确；焦耳热适用于任何电路，D正确。
课堂练习
额定功率与实际功率
额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率，也是用电器两端电压为额定电压(或通过的电流为额定电流)时消耗的电功率。用电器铭牌上所标的功率即为额定功率。
实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。
新知探究
串、并联电路中电功率的计算
串联电路功率关系
各部分电路电流I相同，总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。
根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比。
新知探究
串、并联电路中电功率的计算
并联电路功率关系
各支路电压相同，总功率P总＝UI＝U(I1＋I2＋…＋In)＝P1＋P2＋…＋Pn。
根据 ，各支路电阻上的电功率与电阻成反比。
新知探究
结论：无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。
功率求解技巧
(1)在纯电阻电路中，比较用电器的电功率时，要根据已知条件灵活选用公式，如用电器电流相同时，用P＝I2R比较，若电压相同时用 比较，若电阻相同时，可根据I或U的关系比较。
(2)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，但一定要明确是正比还是反比关系。
(3)当求解用电器的功率时，要明确求解的是什么功率。实际功率与额定功率不一定相等。
新知探究
3．两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度也为L，直径为2d，则通电后A、B在相同的时间内产生的热量之比为（ ）
A．QA：QB=1：4 B．QA：QB=4：1
C．QA：QB=2：1 D．QA：QB=1：2
B
课堂练习
【答案】B
【详解】由题意可知，直径比为1：2，则横截面积比为1：4，根据电阻定律： ，可得电阻之比为4：1，根据 ，因为电流相等，则热量之比为4：1，故B正确，ACD错误
课堂练习
4．四个相同的灯泡按如图所示连接，关于四个灯泡的亮度，下列结论中正确的是(　　)
A．A灯、B灯一样亮，C灯次之，D灯最暗
B．A灯最亮，C灯次之，B与D灯最暗且亮度相同
C．A灯最亮，B与C灯一样亮，D灯最暗
D．A与B灯一样亮，C与D灯一样亮，但比A与B灯暗些
B
课堂练习
【答案】B
【详解】电路的连接特点是，B灯与D灯串联和C灯并联再和A灯串联，A灯在干路上，通过它的电流最大，A灯最亮，C灯中的电流大于B与D灯中的电流，C灯较亮，B灯与D灯最暗且亮度相同，综合以上分析，选项B正确
课堂练习
电动机的电路分析
电动机正常工作时，属于非纯电阻电路。当电动机被卡住时，因无法对外做功，电能全转化为热能，相当于纯电阻电路。
新知探究
电动机的电路分析
(1)分清是纯电阻电路还是非纯电阻电路.电动机转动时是非纯电阻电路，电动机不转动时是纯电阻电路。
(2)分清要求的是电功还是电热(或热功率)，对照公式的适用条件，合理选择公式。
(3)电动机的输入功率即总功率P入＝IU，电动机的发热功率P＝I2r，电动机的输出功率P出＝P入－P热。
新知探究
5．在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路，当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和2.0V。重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为（　　）
A．47W B．44W C．32W D．18W
C
课堂练习
【答案】C
【详解】电动机内阻为 电动机正常运转时 解得， C正确，ABD错误。
课堂练习
小结导图
完成《12.1 电路中的能量转化分题型练习题》
课后作业