人教版必修三12.1 电路中的能量转化 课件（17张PPT）

(共17张PPT)
电路中的能量转化
课堂引入
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、电动车等。
那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
引入
电功
电能
机械能
电能
内能
电流做功
功是能量转化的量度
电流是如何做功的？
电流做功的本质
E
导体中的电场沿导线分布
-
-
-
：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功
静电力做正功
电势能减小
其他形式能增加
电能
→其他形式能
静电力对自由电荷做功大小如何？
如图，在一段电路中，电路两端电压为U，在t时间内，定向移动电荷量为q，则移动电荷静电力做多少功？若电路中的电流为I，又可以怎样表示静电力做功？
静电力做的功为：
即：
静电力所做功等于这段电路两端电压、电路中电流、通电时间三者的乘积．
问题：
（3）单位：国际单位制：焦耳 简称 焦（J）
常用单位有：千瓦时（kW·h）.日常生活中称“度”
　1kW·h＝3.6×106J
（1）定义：在一段电路中静电力所做的功,也就是通常所说的电流所做的功,简称为电功．
（2）表达式：
（任何电路）
（4）物理意义：电能转化为其他形式能的量度。
1．电功
一、电功和电功率
2．电功率
（4）物理意义：表示电流做功的快慢．
（3）单位：国际单位制：瓦（W），
常用单位：千瓦（kW）．1kW=103W
电流在一段电路中所做的功与通电时间的比值
（2）表达式：
（任何电路）
（比值定义法）
W=UIt
P=UI
（1）定义：
一、电功和电功率
不同用电器做功的快慢不同，如何描述电流做功的快慢？
几种常见家用电器的额定功率
用电路
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）
～150
300～800
100～150
800～1200
40～60
一、电功和电功率
额定功率:用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）
实际电压:用电器实际工作时的电压
实际功率:用电器在实际电压下的功率
额定电压:用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）
一、电功和电功率
注:防止用电器烧毁，实际功率不能大于额定功率。
思考
1. 判断下列说法的正误
（1）电功与能量的单位都是焦耳，电功就是电能。（ ）
（2）电功与电能不同，电流做功的过程就是电能向其他形式的能转化的过程。（ ）
（3）电功率越大，表示电流做功越多。（ ）
（4）为了不烧坏用电器，用电器的实际功率不能大于其额定功率。（ ）
（5）额定功率大的灯泡一定比额定功率小的灯泡亮。（ ）
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
问题：
实验：
英国物理学家焦耳做了大量实验，并得出结论：导体产生的热量与导体电阻、通过导体的电流、通电时间有关。
英国著名物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳
理论：
W=UIt
U=IR
Q＝I2Rt
1．内容：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 三者的乘积 ．
2．表达式：Q＝I2Rt.
3．热功率：
①单位时间内导体的发热量叫做热功率．
②热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积．
焦耳定律的微观解释
电流通过导体时，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞，由于这种碰撞，电子在电场力的作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高。

二、焦耳定律
消耗电能和产生热量相等吗？
电路消耗的电能（电流做的总功）
电功
W=UIt
电路产生的热量（转化为的内能）
电热（焦耳定律）
Q＝I2Rt
三、电路中的能量转换
纯电阻
非纯电阻
将电能全都转化为内能的电路元件
电能部分转化为内能还部分转化为其它形式能量的元件
全都由纯电阻元件组成的电路称为纯电阻电路
有非纯电阻元件的电路称为非纯电阻电路
如：白炽灯、电热丝、被卡住的电动机等
如：电动机，电解槽等
W电=Q热
W电＞Q热
三、电路中的能量转换
三、电路中的能量转换
两种电路在计算时是否都符合欧姆定律？
(1)输入功率：电动机消耗的总功率
(2)热功率：线圈上电阻的发热功率
P入＝UI
P热＝I2r
P出＝P入-P热=IU－I2r
(3)输出功率：电动机将电能转化为机械能的功率，也称机械功率
电动机（非纯电阻元件）的“三个功率和效率”
(4)电动机的效率：
三、电路中的能量转换
【例题1】规格为“220V，1000W”的电炉，求：
（1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流
（2） 电炉的电阻
(2)电炉的电阻：
R=U额2/P额 =2202/1000Ω =48.4Ω
电功率的计算式P=UI
解： (1)由P=UI知，电炉正常工作时：I额=P额/U额 =1000/220A ≈4.5A
【例题2】一台电动机，线圈的电阻是0.4Ω，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？
P电=P机+P热
P电=UI=220×5W=1100W
P热=I2R=52×0.4W=10W
P机=P电－P热=1100W－10W=1090W
解：