物理人教版（2019）必修第三册12.1电路中的能量转化（共18张ppt）

(共18张PPT)
电路中的能量转化
人教版 必修3
新知导入
现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
电热水壶通电时，电能转化为内能
电动机通电时，电能转化为机械能
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：分析下列现象，其能量是如何转化的
新知讲解
一、电功和电功率
1.电功
（1）电场力(或电流)所做的功叫做电功。电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。
（2）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。
自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加。
W=qU
q=It
W=UIt
电流做功的实质：恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其它形式的能增加。
适用于任何用电器。
提高认识：（1）电流做功的本质是静电力做功；（2）根据静电场的电势差的定义式推出电流做功的表达式。
W=UIt
纯电阻电路
新知讲解
新知讲解
二、焦耳定律
下面我们应用能量守恒定律分析电路中的能量转化问题。
思考：电流通过电热水器中的电热元件做功时，电路中的能量发生了怎样转化？
二.焦耳定律
1.理论推导
纯电阻电路
2.两种表述：
（1）文字表述：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）公式表述：
三.电路中的能量转化
如图，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？
思考讨论：
新知讲解
当电动机接上电源后，会带动风扇转动，从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能，所以这一过程涉及的功率有：P机和P损
它们之间满足：P 电 ＝P 机 ＋P 损
思考与讨论: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？
纯电阻电路:
电能 → 内能
Q
I2Rt
W
UIt
=
I=U/R
M
非纯电阻电路:
电能 → 内能+其它形式的能
W
W - Q
Q
UIt
I2Rt
I＜U/R
说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！
＞
指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!
指转化为内能的那部分电能!
新知讲解
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 利用 P 电 ＝ P 机 ＋ P 热
新知讲解
解: 由焦耳定律可知，电动机发热的功率为
P 热 ＝ I2R ＝ 52 ×0.4W ＝ 10W
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 ＝ 1090 W
这台电动机发热的功率为 10 W，对外做功的功率为 1090 W。
课堂练习
1.电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不太热，原因是（　　）
A．通过电炉丝的电流大，而导线电流小
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以不热
C．铜导线的电阻比电炉丝小得多，在串联的情况下铜导线的发热量小
D．电炉丝的两端电压比铜导线两端的电压小得多
C
课堂练习
2.一个定值电阻R，当其两端的电压为U时，它在t时间内产生的热量为Q；当其两端的电压为2U时，它在2t时间内产生的热量为（　　）
A．2Q
B．4Q
C．6Q
D．8Q
D
拓展提高
1.如图所示，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，左右两端接入电路后，关于这三只电阻的判断正确的是（　　）
A．电流之比是I1：I2：I3=4：3：6
B．电压之比是U1：U2：U3=1：1：2
C．功率之比是P1：P2：P3=4：3：6
D．相同时间内产生热量之比Q1：Q2：Q3=6：3：4
B
R1
R2
R3
2.如图网络式电路，每个电阻均为R = 100Ω。求：
(1) C、D间接入多大电阻，可使A、B 间的总电阻与“格子”数目无关？
(2) 若该电路接上 220V的恒定电源，则电源输出功率为多少？
R
R
B
R
R
R
R
R
R
R
R
R
C
D
A
= 73.2 Ω
(1) rCD = ( - 1)R
3
(2) 834W
电功 电功率 电热
电热功率
定义式
物理 意义
联系
电能转化为其他形式能量的总和
电能转化为其他形式能量的快慢
电能转化为内能的多少
电能转化为内能的快慢
电能只向内能转化时，电功与电热相等，电功率与电热功率相等
W=UIt
P =IU
Q=I2R t
P=I2R
课堂总结
作业布置
课后练习和优化练习