物理人教版（2019）必修三12.1 电路中的能量转化（共20张ppt）

(共20张PPT)
12.1电路中的能量转化
现代生活中随处都可以见到用电设备 和用电器，例如电灯、电视、电热水壶、 电动汽车等。那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
电能
内能
现代生活中随处都可以见到用电设备 和用电器，例如电灯、电视、电热水壶、 电动汽车等。那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
电能
内能
机械能
现代生活中随处都可以见到用电设备 和用电器，例如电灯、电视、电热水壶、 电动汽车等。那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
电能
化学能
内能
功能关系
重力势能
其他能
弹性势能
电势能
其他能
其他能
弹力做功
重力做功
电场力做功
电能
其他能
？
电路中的功能关系
E
一
I
导体中的恒定电场对自由电子做功
电路中的功能关系
导体中的恒定电场对自由电子做功
电流做功的实质
电能
其他能
电流做功
试着推导电功的表达式：？
1.电功的表达式：
电场力做功：W=Uq
电流的强弱：I=q/t
电功的表达式：W=UIt
1.电功的表达式：W=UIt
上式表示电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压 U、电路中的电流 I、通电时间 t 三者的乘积。
想一想
选择不同的挡位时，我们煮东西的时间也会不同，这个时候我们可以用电功来表示“快慢”吗？
2.电功率
电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率
表达式：P=W/t=UI
物理意义：电流在一段电路中做功的功率 P 等于这段电路
两端的电压 U 与电流 I 的乘积
单位：电流—安培 （A） 电压—伏特（V）
时间—秒（s） 电功—焦耳（J）
电功率—瓦特（W）
想一想
我们知道能量在转化或转移过程中是守恒的，想一想热水器消耗电能转化为什么能量呢？转化了多少呢？
电能全部转化为内能（Q）
转化了 Q = W = UIt
由欧姆定律 U ＝ IR，可以得到热量 Q 的表达式
Q =I2Rt
焦耳定律
3.焦耳定律
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。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
表达式：
由于 W ＝ Q，所以此时电功率 P热 = W/t = I2R （热功率）
Q =I2Rt
电功与焦耳定律、电功率与热功率的关系
电能
内能
当电能完全转化为内能时：W = Q ,P = P热
电功与焦耳定律、电功率与热功率的关系
当电能转化为内能和其他能时：
W = Q + W机 ,P = P机 + P热
电能
内能
机械能
4.电路中的能量转化
想一想
当电动机接上电源后， 会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功 率间的关系又如何？
5.例题
一台电动机，线圈的电阻是 0.4 Ω，当它两端所加的电压为 220 V 时，通过的电 流是 5 A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？
【分析】 本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率（总功率） P 电、电动机发热的功率 P 热和对外做功转化为机械能的功率 P 机。三者之间遵从能量守恒定律，即
P 电＝ P 机＋ P 热
5.例题
一台电动机，线圈的电阻是 0.4 Ω，当它两端所加的电压为 220 V 时，通过的电 流是 5 A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？
【解 】 由焦耳定律可知，电动机发热的功率为
P 热＝ I 2R ＝ 52×0.4 W ＝ 10 W
电动机消耗的电功率为
P 电＝ UI ＝ 220×5 W ＝ 1 100 W
根据能量守恒定律，电动机对外做功的功率为
P 机＝ P 电－ P 热＝ 1 100 W － 10 W ＝ 1 090 W
这台电动机发热的功率为 10 W，对外做功的功率为 1 090 W。
6.拓展
当电动机通电后被卡住，没有发生转动，即电能没有转化为机械能；此时根据能量守恒，电能全部转化 为内能，此时有
W = Q ,P = P热
7.小结
电能
电能
电能
电热水器
电动机
蓄电池
内能
机械能、内能
化学能、内能
电能
其他能
用电器
电流做功
7.小结
电功
内容
表达式
焦耳定律
电功率
内容
表达式
热功率