2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册 12.1 电路中的能量转化 课件（共16张PPT）

(共16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
情境与思考
电路的基本构成：
用电器
电源
电源：
其它能
非静电力做功
电能
用电器：
电能
静电力做功
其它能
思考：用电器中的能量是怎样转化的呢？
电炉
电源
电能
内能
电动机
电源
电能
机械能+
内能
电能
内能
电池
电源
充电
化学能+
电源
音箱
电能
声能+
内能
思考：如何度量用电器消耗的电能？
思考：如何度量用电器消耗的电能？
+
+
+
+
U
q
A
B
如图一段电路中的恒定电场，A、B两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量为多少？
q = It
恒定电场对自由电荷的静电力做功为多少？
W = qU
= UIt
能量如何转化，什么能转化为什么能？
电荷的电势能转化为其他形式的能
1. 电功W
：电路中静电力所做的功
W = UIt
焦（J）、
度
　1kW·h ＝
2. 电功率P电
：单位时间内电流所做的功
瓦特（W）、
千瓦（kW）
（表示电流做功的快慢）
（kW·h）
电功和电功率
单位：
单位：
3.6×106J
1. 电热
Q：
Q = I2Rt
——焦耳定律
2. 热功率P热
：导体在单位时间内产生的热量
电热和热功率
思考1：电流通过电热水器中的电热元件时，
能量怎样转化？
电能全部转化为内能
思考2：电路中产生的热量Q为多少？
电炉
电源
电动机
电源
电池
电源
充电
电源
音箱
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
非纯电阻电路：
非纯电阻电路：
电能
内能
电能
机械能+
内能
电能
内能
化学能+
电能
声能+
内能
纯电阻
电热毯
热水器
烤箱
电烙铁
白炽灯
非纯电阻
电风扇
电吹风
破壁机
无人机
电脑
电冰箱
消耗的电能转化为
内能
其它形式的能(如：机械能)
产生热量Q
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
消耗的电能全部转化为内能
W = Q
W > Q
IUt = I2Rt
IUt > I2Rt
U = IR
U > IR
U = IR只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路！
电功与电热的关系
二、电功与电热的关系
W = Q
U = IR
W = Q + E其他
U > IR
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
例1. 对计算任何用电器的电功率都适用的公式是( )
A.
B.
C.
D.
CD
电功：
W = UIt
电功率：
电热：
Q = I2Rt
热功率：
一、
P电=P热
对计算任何用电器的热功率都适用的公式是( )
A
三、欧姆定律的适用条件
1. 金属、电解液
2. 纯电阻电路
、、只适用于纯电阻电路求热功率！
、不适用于非纯电阻电路求电功率！
例2. 某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A（取g=10m/s2 ）求：
（1）电动机的线圈电阻大小和电动机的效率；
（2）若重物不慎被卡住而静止，电路中的电流又为多少？
思路：
不适用
不适用、不涉及R
= P电 - P机
二、电功与电热的关系
W = Q
U = IR
W = Q + E其他
U > IR
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
电功：
W = UIt
电功率：
电热：
Q = I2Rt
热功率：
一、
P电=P热
三、欧姆定律的适用条件
1. 金属、电解液
2. 纯电阻电路
4Ω；
81.8%
27.5A
2.某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为 U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度 I=5.0A，（取g=10m/s2 ）求：
①电动机的线圈电阻大小和电动机的效率；
②若重物不慎被卡
住而静止，电路中
的电流又为多少？
思路

不成立
P电
不涉及R
P热
P电-P机


解析
① P热=P电-P机
=UI-Fv
=UI-mgv
P热
联立解得：





②此时为纯电阻

=27.5A
=82%
例3. 下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R1=2Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则 P1：P2：P3等于( )
A. 2：3：6 B. 6：3：2 C. 1：2：3 D. 3：2：1
R1
R2
R3
A
拓展1：若三电阻并联，则功率之比为( )
D
R1
R2
R3
拓展2：若三电阻以下方式连接，则功率之比为( )
R1
R2
R3
D
R1
R23
2Ω
2Ω
二、电功与电热的关系
W = Q
U = IR
W = Q + E其他
U > IR
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
电功：
W = UIt
电功率：
电热：
Q = I2Rt
热功率：
一、
P电=P热
三、欧姆定律的适用条件
1. 金属、电解液
2. 纯电阻电路
亮
例4. 如图所示电路中，A、B两白炽灯标有 “5V、5W ”字样，C、D两白炽灯标有“10V、5W ”字样，设灯丝的电阻不随温度变化，则：
（1）在电路M、N两端加一电压时，哪只灯最亮？
（2）该电路的额定功率多大？
×
×
×
×
B
A
C
D
M
N
能量
实际功率
比较B、C：
比较A、D：
比较A、B：
5Ω
20Ω
5Ω
20Ω
故：
（1）
（2）
额定功率
不损坏情况下的最大电功率
找出最小电压或最小电流
= 7.25W
P0 = Im2(RA+R并+RD)
0.5A
0.5A
1A
1A
同学们，下课！