12.1.2 电路中的能量转化 课件（30张PPT）

(共30张PPT)
第十二章 电能 能量守恒定律
第1节 电路中的能量转化
第2课时 电路中的能量转化
任务1 非纯电阻电路中电功、电功率、热量、热功率的计算
情境引入
电动自行车已经成为我们生活中重要的交通工具，某型号电动自行车的铭牌如下：
车型： 电动自行车 电池规格：
车轮直径： 额定工作电压/电流：
整车质量： 额定转速：
最大载重量： 额定输出功率：
外形尺寸： 电机：直流永磁式
阅读铭牌，思考并回答下列问题。
问题引领
1.电动机主要把电能转化为什么能？此电动机消耗的电功率与其输出功率有什么关系？
[答案] 电动机主要是把电能转化为机械能。从铭牌上可知此电动机消耗的电功率 ，而其输出机械能功率 ，因此 。
2.电动机在工作时，除了把一部分电能转化为机械能，其余电能转化为什么形式的能？它们之间有什么关系？
[答案] 电动机在工作时，一部分电能转化为机械能，其余电能转化为内能，忽略摩擦损耗，可以认为 。
3.纯电阻电路与非纯电阻电路中的电功和电热的关系有什么区别？
[答案] 纯电阻电路中，电能全部转化为内能，即 ；非纯电阻电路中，电能只有部分转化为内能，即 。
知识生成
1.两种电路的比较
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 除电阻外还包括其他的电器元件
电流、电压、电阻三者的关系 遵循欧姆定律 不遵循欧姆定律，由 知 或
能量转化 形式 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 ，其中电热
电路 纯电阻电路 非纯电阻电路
能量转化 示意图
电器元件举例 电炉丝、白炽灯 电动机、电解槽、电风扇
续表
2.电功与电热
（1） 纯电阻电路： ①______ ②_______ ③_ _____。
④_____=⑤______ ⑥_ ____。






（2） 非纯电阻电路：电功 ⑦______，电热 ⑧_______， ⑨_____ ；电功率 ⑩_____，热功率 ______， _____ 。


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应用探究
[活动]含电动机电路分析与计算
例1 （多选）机动车的尾气含有铅等大量有害物质,并且也是造成地球“温室效应”,城市“雾霾”的重要因素之一。电动汽车因其无尾气排放且噪音小等因素,正在逐渐被人们接受。某国产品牌电动汽车的铭牌如下,已知蓄电池储存的电能等于其容量乘输出电压,则下列说法不正确的是( @16@ )。
规格 后轮驱动直流电动机
车型： 电动汽车 电动机额定输出功率：
整车质量： 额定转速：
蓄电池（容量 ,输出电压： ） 额定工作电压/电流：
BCD
A.电动汽车正常工作时消耗的电功率为
B.电动机的内阻为
C.蓄电池充满电后储存的电能不小于
D.充满电后在额定功率下连续行驶的时间不小于
[解析] 由 可知,电动汽车正常行驶的功率为 , 项正确；由 ,可得 , 项错误；由 可得 ,故储存的电能应不大于 , 项错误；汽车在额定功率下行驶的时间不大于 , 项错误。
分析问题.（1） 电动机正常工作时,欧姆定律适用吗？
（2）本题中,能量是如何转化的？
[答案] （1）不适用。（2）电能转化为内能和机械能
电动机功率问题解答技巧
1.（1）电动机的总功率（输入功率）: ；
（2）电动机发热的功率： （ 为电动机电阻）；
（3）电动机的输出功率（机械功率）: ；
（4）电动机的效率： 。
2.分析思路：
任务2 串联、并联电路中电功与电功率的关系
情境引入
功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化的过程，做了多少电功就有多少电能发生了转化。联系串联电路与并联电路的电压、电流和电阻的关系，思考下列问题。
问题引领
1.如果把阻值分别为 、 的两个定值电阻串联接入电路中，通过它们的电流相等么？加在它们两端的电压有什么关系？它们的电功率有什么关系？
[答案] 串联电路中，电流相等，则根据欧姆定律 ，可得电压关系 ，功率关系则有 。
2.如果把阻值分别为 、 的两个定值电阻并联接入电路中，加在它们两端的电压相等么？通过它们的电流有什么关系？它们的电功率有什么关系？
[答案] 并联电路中，电压相等，则根据欧姆定律 ，可得电流关系 ，功率关系则有 。
3.如果把阻值分别为 、 的两个定值电阻串联接入电路中，总功率与 、 各自的功率有什么关系？把它们并联接入电路中呢？
[答案] 如果把阻值分别为 、 的两个定值电阻串联接入电路中，总功率 ；如果把它们并联接入电路中，总功率 ；可见，无论是串联电路还是并联电路，都有总功率 。
知识生成
1.串联电路中，电流相等，电压关系 _____，功率关系 _____。


2.并联电路中，电压相等，电流关系 _____，功率关系 _____。


3.无论是串联电路还是并联电路，都有总功率 _________。

应用探究
[活动1]比较电路中灯泡的功率
例2 标有“ ”的甲灯和“ ”的乙灯,并联接在 的电源上（假设灯丝的电阻不变）,下列说法正确的是( @27@ )。
A.甲、乙两灯消耗的电能之比是 B.甲、乙两灯的电压之比是
C.通过甲、乙两灯的电流之比是 D.甲、乙两灯的实际电功率之比是
D
[解析] 根据 ,可得甲、乙两灯的电阻分别为 , ,甲、乙两灯并联,由 可得 ,A项错误；当两只灯泡并联在 电源两端时, ,甲、乙两灯的电压之比是 ,B项错误；根据 ,因为电阻相等,所以两灯电流之比 ,C项错误；根据 ,两灯电压相等,电阻相等,所以甲、乙两灯的实际电功率之比是 ,D项正确。
分析问题.（1）甲、乙两灯并联接入电路,两灯的电压有何关系？
（2）甲、乙两灯的电阻有何关系？
[答案] （1）相等。（2）根据 可知,两灯的电阻也相等。
[活动2]串、并联电路功率关系的应用
例3 有额定电压都是 ,额定功率 , 的两盏电灯,若接在电压是 的电路上,两盏电灯均能正常发光,那么电路中消耗功率最小的电路是( @30@ )。
A. B. C. D.
C
[解析] 若要两灯均正常发光,即每灯的电压均为 ,对A电路,因为 ,所以 ,即 , 灯将被烧坏；对B电路, , 灯将被烧坏；对 电路, 可能等于 灯与变阻器并联后的电阻,所以 可能等于 ,等于 ,两灯可能正常发光,且电路消耗总功率为 ；对D电路,变阻器电阻可能等于两灯并联后的总电阻,可能有 ,两灯可能正常发光,且电路中消耗总功率为 ,综上所述, 项正确。
分析问题.（1）电路的总功率与各用电器消耗的功率有何关系？
（2）串联、并联电路中,功率与电阻成何种比例？
[答案] （1）电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。（2）串联电路中,功率与电阻成正比；并联电路中,功率与电阻成反比。
功率求解的技巧
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 比较,若电压相同时,用 比较,若电阻相同时,可根据 或 的关系比较。
2.求解串、并联电路中的功率分配问题,用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。
1.（任务1）如图所示，一电饭煲和一洗衣机并联接在输出电压为 的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流为 ，通过洗衣机电动机的电流为 ，则下列说法正确的是
( @33@ )。
A.电饭煲的电阻为 ，洗衣机电动机线圈的电阻为
B.电饭煲的电功率为 ，洗衣机电动机消耗的电功率为
C. 内，电饭煲消耗的电能为 ，洗衣机消耗的电能为
D.电饭煲发热功率是洗衣机发热功率的
C
[解析] 电饭煲为纯电阻元件，电阻 ，电功率 ，每分钟消耗的电能 ；洗衣机电动机线圈电阻无法确定，也无法确定其发热功率，洗衣机电功率 ，每分钟消耗的电能 ， 项正确， 、 、 三项错误。
2.（任务1）（多选）如图所示,有一内阻为 的电解槽和一盏标有“ ”的灯泡串联后接在电压为 的直流电路两端,灯泡正常发光,则( @35@ )。
A.电解槽消耗的电功率为 B.电解槽的发热功率为
C.电解槽消耗的电功率为 D.电路消耗的总功率为
AD
[解析] 灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得 电压,且干路电流 ,则电解槽消耗的功率 ,A项正确,C项错误；电解槽的发热功率 ,B项错误；整个电路消耗的功率 ,D项正确。
3.（任务2）如图所示，三个电阻器接在电路中，已知 ，则它们的电压之比和电功率之比分别为( @37@ )。
A. , B. , C. , D. ,
C
[解析] 与 并联，所以 ，又由于 ，所以 ，根据 得 ；又因为 位于干路上，所以 ，又由于 ，根据 得 ， 故有 ； 。
4.（任务2）把六个相同的小灯泡接成如图1、 所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光,图1、图2两电路所消耗的总功率分别用 和 表示,则下列结论中正确的是( @39@ )。
A. B. C. D.
B
[解析] 设每个灯泡正常工作时的电流为 ,则图1中电路的总电流为 , ,图2中电路的总电流为 , ,故有 ,B项正确。