12.1电路中的能量转化课件(共33张PPT)高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

(共33张PPT)
第十二章 电能 能量守恒定律
第一节 电路中的能量转化
思考与问题？
现代生活中随处都可以看见用电设备和用电气，例如电灯，电视，电热水壶，电风扇，电动汽车等等。那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
回顾与思考
分析下列用电器工作时，其能量是如何转化的
→电能转化为机械能和热能
→电能转化为热能
→电能转化为化学能和热能
a、电流流过电炉
b、电流流过电解槽
c、电流流过电动机
电能转化为其它形式的能 电流做功
功是能转化的量度，
做功过程伴随着能量变化。
想一想
1. 功和能之间有什么关系？
想一想
2.用电器工作时，电能转化为其他形式能。是什么力做功？
如何推导电功表达式
图中表示一段电路，
电路两端电压为U，
电路中电流大小为I，
电荷从左向右定向移动，
经过这段电路时间记为 。
电功表达式
（第十章）
（第十一章）
电功
一、电功
实质：
等于恒定电场对自由电荷的静电力在这段电路中做的功
公式：
意义：
电功是电能转化为其他形式的能的量度
决定因素：电功与通过用电器的电量（通过用电器的电流和通电时间）和用电器两端的电压成正比。
二、电功率
定义：
电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值
公式：
单位：
瓦特（W）
意义：
电功率表示电流做功的快慢
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）
电功和电功率
常用电路
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
P额是个定值，P实是个变值，P额≥P实 .
（1）电功与电能的单位是相同的，因此，电功就是电能。 ( )
（2）电流做的功越多，电功率越大。 ( )
（3）电流做功的过程实质上就是静电力对自由电荷做功的过程。 ( )
×
×
√
判断？
　例1、四个定值电阻连成如图所示的电路。RA、RC的规格为“10 V　4 W”，RB、RD的规格为“10 V　2 W”。下列按消耗功率大小排列这四个定值电阻正确的是
A.PA＝PCPC>PA>PD
C.PD>PA>PC>PB D.PA＝PC>PB＝PD
√
(1)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率都等于各电阻消耗的功率之和。
(2)串、并联电路的功率分配：串联时电流相同，由P＝I2R可知，P与R成正比；并联时电压相同，由P＝ 可知，P与R成反比。
(3)最大功率求法：先找出电路允许通过的最大电流或允许加的最大电压，然后利用P＝I2R或P＝ 求解。
总结提升
电热水器生成的热量
电流通过电热水器中的电热元件做工时，电能全部转化为导体的内能。
设通过电热水器的电流大小为I，加热管的电阻大小为R，电热水器通电时间为t，推导电热水器产生的热量表达式。
焦耳定律
焦耳定律
电流发热的功率
三、焦耳定律
1、原理
导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫
做电流的热效应，产生的热量叫电热
2、电热的实质
电热的实质是电能通过电流做功转化为内能
3、 焦耳定律：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。
4、热功率：单位时间内的发热量

　例2、两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B并联在电路中，A的长度为2L，直径为d；B的长度为L，直径为2d，那么通电后，A、B在相同的时间内产生的热量之比为
A.QA∶QB＝1∶8 B.QA∶QB＝8∶1
C.QA∶QB＝1∶2 D.QA∶QB＝4∶1
√
电流通过某导体产生的热量, 跟
电流的二次方成正比，跟导体
的电阻及通电时间成正比。
焦耳定律总结提升
电流通过电热水器，电炉等电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能。
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（Jouleˊs law）。
焦耳
说明：焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。
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。
P热=I2 R
P=UI
（一切电流做功的功率）
总功率
（专指电流发热的功率）
热功率
焦耳定律总结提升
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：
思考与讨论
如果电路中有电动机或者正在充电的电池，那么电能除了转化为内能之外，还转化为机械能和化学能。
只含有电阻的电路，把电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件;
电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路，把电能转化为内能和其它形式的能。
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
认识两种电路
纯电阻电路:
电能 → 内能
Q
I2Rt
W
IUt
=
I=U/R
非纯电阻电路:
电能 → 内能和其它形式的能
W
W其+Q
IUt
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!
四、电路中的能量转化
R
M
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
I=U/R
电功 = 电热:
W=
IUt =
=I2Rt
U2t/R
电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热
I＜U/R
电功：W= IUt
电热：Q=I2Rt
电功率：P = IU
热功率：P热=I2R
R
M
=Q
电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能。在电路计算中，欧姆定律不再适用。
电动机问题：
四、电路中的能量转化
1．输入功率：电动机的总功率；P总＝UI
2．输出功率：电动机做有用功的功率；
3．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热； P热＝I2r
4．功率关系：P总＝P出＋P热
5．电动机的效率：
电动机问题：
电功与电热的计算公式比较:
(1)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。(　　)
(2)任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，且W＝Q。(　　)
(3)电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用。(　　)
(4)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈电阻产生的电热。(　　)
判断？
√
×
×
√
例3、在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V　6 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝0.5 Ω。若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是
A.电动机的输入电压是8 V
B.流过电动机的电流是10 A
C.电动机的效率是80%
D.整个电路消耗的电功率是10 W
电动机的输入电压U1＝U－UL＝8 V－3 V＝5 V，故A错误；
整个电路消耗的电功率P总＝UI＝8×2 W＝16 W，故D错误。

今天你学到了什么
课堂小结