人教版（2019）必修第三册 12.1 电路中的能量转化 课件(共15张PPT)

(共15张PPT)
1 电路中的能量转化
第十二章　恒定电流
它们在通电时，能量是如何转化的吗？
电炉
电动机
蓄电池
电能
内能
电能
机械能
电能
化学能
如图所示一小段电路，电荷在做从左向右的定向移动
电流做功如何？
电流做功的实质:
从能量转化的角度看：
电场力推动电荷做功。
电能转化为其它形式的能。
电荷移动过程中，电场力做的功：
W=qU
在t时间内，移动的电荷量：
q=It
在t时间内，电流做的功：
W=UIt
电功：
在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功。
电功的计算：
电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积
电功的单位：
国际单位：焦耳，简称焦，符号J。
常用单位：千瓦时，俗称“度”，符号kW·h。
Question：1 kW·h 等于多少J？
　1kW·h＝3.6×106J
W电=UIt
电功率：
单位时间内电流所做的功
上式表示：
电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中的电流I的乘积。
在以上两个公式中，电流、电压、时间的单位分别是安培（A）、伏特（V）、秒（s），电功、电功率的单位分别是焦耳（J）和瓦特（W）。
在力学中讲功率时，有平均功率和瞬时功率之分，电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢？
利用计算出的功率是时间t内的平均功率。
利用P=UI计算时，若U是某一时刻的电压，I是这一时刻的电流，则P=UI是该时刻的瞬时功率。
额定功率：
实际功率：
P额是个定值，P实是个变值。P额≥P实。
几种常见家用电器的额定功率
用电器 电视机 空调/电饭煲 电冰箱 微波炉 台灯
额定电压（V） 220 220 220 220 220
额定功率（W） 300W左右 2000W左右 100～150 800～1200 40～60
用电器安全正常工作时消耗的功率。
用电器在实际电压下工作时消耗的功率。
左面三个用电器和右面三个用电器有什么区别？
纯电阻电路：电能 内能
内能
非纯电阻电路：电能
机械能、化学能等
白炽灯
白炽灯把90%以上的电能都转化为热能，只有很少转化为光能。
所以，在中学电学计算中，白炽灯也近似看做纯电阻。
我们知道，电场力对电荷做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程。
在真空中，正电荷由电势高的某处移向电势低的另一处时，电场力对电荷做正功，电荷做加速运动，减少的电势能转化为电荷的动能。
在电阻元件中电能的转化情况与真空中有所不同。在金属导体中，除了自由电子，还有金属正离子。在电场力的作用下，做加速定向移动的自由电子要频繁地与离子发生碰撞，并把定向移动的动能传给离子，使离子的热运动加剧。平均来看，可以认为大量自由电子以某一不变的速率做定向移动。可见，在电阻元件中，通过自由电子与离子的碰撞，电能完全转化成内能。
电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。
电流在这段电路中做的功W就等于这段电路发出的热量Q，即
Q=W=IUt
由欧姆定律
U=IR
Q=I2Rt
Q=I2Rt
由此我们得出焦耳定律（电热的计算）
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。
电热定义：
电流通过电阻时产生的热量。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳
James Prescott Joule
由于焦耳在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章。
后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量以及“功”的物理量。
单位时间内发热的功率P=Q/t通常称为热功率。
热功率：
由公式Q=I2Rt可得热功率为
P热=I2R
电路中的能量转化
P电
损失到哪里去？
线圈电热、摩擦生热P损=I2R
注：电动机卡住不转——纯电阻
电动机正常转动——非纯电阻
自身能量损失P损
输出功率P机
1、纯电阻电路中：
W电=Q，
即UIt=I2Rt，
（欧姆定律成立）
计算电功和电热时：
W电= Q =UIt=I2Rt=
计算电功率和热功率时： P电=UI=I2R=
2、非纯电阻电路中：
W>Q，
即IUt>I2Rt，
欧姆定律不成立，说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路！
计算电功时，只能用W电=IUt；计算电功率时，只能用P电=IU
计算电热时，只能用Q=I2Rt；计算电热功率时，只能用P热=I2R