12.1电路中的能量转化课件 (共28张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

(共28张PPT)
12.1电路中的能量转化
学习目标
1.理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。
2.理解焦耳定律的概念，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路。
3.理解电功率和热功率。
4.会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化。
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、电动汽车等。那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
新知导入
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：分析能量是如何转化的
一、电功和电功率
【情境思考】
现代生活中随处都可以见到各种用电器,如电灯、电风扇等。那么你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗
提示:通过电流做功来实现,即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。
新知讲解
1.电功:
(1)实质:导体中的恒定电场对自由电荷的_______在做功。
(2)公式:W=____。
(3)国际单位:___,符号为__。
(4)意义:电功是_____转化为其他形式的能的量度,即电功是多少就有多少
_____转化为其他形式的能。
静电力
UIt
焦
J
电能
电能
2.电功率:
(1)含义:单位_____内电流所做的功。
(2)公式:P= =___。
(3)单位:___,符号:__。
(4)物理意义:表示电流做功的_____。
(5)决定用电器电功率大小的因素有_____。
①电功;②通电时间;③电压;④电流;⑤电阻。
时间
UI
瓦
W
快慢
③④
二、焦耳定律
我们知道能量在相互转化或转移的过程中是守恒的，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？
新知讲解
焦耳定律
（1）表达式：Q=I2Rt
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。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
（2）单位：I—安，R—欧，t—秒， Q—焦
2.焦耳定律适条件：纯电阻电路
三、纯电阻电路和非纯电阻电路
（1）纯电阻电路：电能完全转化为内能。例如白炽灯、电炉、电烙铁等。
（2）非纯电阻电路：除电阻外还包括能把电能转化为其它形式的能的用电器例如：电动机、电解槽、电风扇等 。
4.电流发热的功率
（1）单位时间内的发热量:
（2）公式：
热功率P等于通电导体中电流 I 的二次方与导体电阻R 的乘积。
3. 单位：瓦(W) 千瓦(kW)。
说明（1）纯电阻电路中电功等于电热；电功率等于热功率
w=UIt=I2 Rt P=UI=
（2）非纯电阻电路中电功大于电热；电功率大于热功率。
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
欧姆定律适用：I=U/R
电功 = 电热
=I2Rt
W=　Q
= UIt
=U2t/R
UIt
＞ I2Rt
欧姆定律不适用：I＜U/R
电功：W= UIt
电热：Q=I2Rt
电功率：P=UI
热功率：P热=I2R
四、电路中的能量转化
在上述知识点中，我们可知，用电器的电能完全转化成内能时，内能大小等于其热量大小，用电器的功率可称为热功率，但在实际电路中，除了电阻以外还有其他负载，这些用电器的能量转化又是如何呢？
(1)电吹风工作时，将电能转化为什么能？
答案：电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能.
(2)电熨斗工作时，将电能转化为什么能？
答案：电熨斗工作时，将电能转化为内能.
纯电阻电路
非纯电阻电路
（1）纯电阻电路：只含有电阻的电路。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。
（2）非纯电阻电路：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。
四、电路中的能量转化
补充：
我们来讨论空调，空调（非纯电阻电路）会用一部分电能来制热或制冷，还会用另一部分电能来把热或冷空气吹出来。像这种用电器在做功时，我们要综合考虑电功率。
从能量转化与守恒的角度看，空调从电源获得能量，一部分转化为机械能（吹风），还有一部分转化为内能（制热或制冷）。设空调消耗的功率为P电，空调对外做功，输出的功率为P机，另外，空调工作时自身也有能量损失，对应的功率为P损，它们之间满足
P电=P机+ P损
设空调两端的电压为U，通过空调电动机线圈的电流为I，可知
P电= UI
补充：
例1.电动机正常工作时主要是（　　）
A．电能转化为内能
B．电能转化为机械能
C．内能转化为机械能
D．机械能转化为电能
B
经典例题
例2.下列家电中主要利用电流热效应工作的是( )
A．电视机 B．电热毯
C．电冰箱 D．洗衣机
B
经典例题
例3.定值电阻R1、R2、R3的阻值均为2 Ω，在电路中所消耗的电功率的最大值分别为10 W、10 W、2 W，现将这三个电阻按照如图所示的方式连接，则这部分电路消耗的电功率的最大值为（ ）
A．22W B．12W C．15W D．16 W
B
经典例题
例4.一个电阻接在某电路中，消耗的功率为110W，通过3C的电荷量时，有330J的电能转化为内能，则（　 　）
A．电阻所加电压为330V
B．通过电阻的电流为1A
C．电阻通电时间为2s
D．这个电阻的阻值为110Ω
BD
经典例题
例5.起来通以相同的电流，在相同的时间内，它们产生的热量之比为（　　）
A．2∶1 B．4∶1
C．1∶2 D．1∶4
A
经典例题
1．下列用电器中，不是根据电流的热效应制成的是（　　）
A．电热毯
B．电熨斗
C．电话
D．电热水器
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
课堂练习
3.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
4．某电阻的阻值为5Ω，通过的电流为2A，则它在10s的时间内产生的热量为（　　）
A．100J
B．200J
C．20J
D．2J
B
课堂练习
1.电功的定义式：W=IUt
2.电功率公式：P ＝ UI
3.焦耳定律： Q=I2Rt
焦耳定律适条件：纯电阻电路
4.电流发热的功率： P=I2R
5.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。
课堂总结
一、电功和电功率
1.电功的定义式：W=IUt
2.电功率公式：P ＝ UI
二、焦耳定律
1.Q=I2Rt
单位：I—安，R—欧，t—秒， Q—焦
2.焦耳定律适条件：纯电阻电路
板书设计
3.电流发热的功率： P=I2R
三、电路中的能量转化
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。
板书设计