12.1 电路中的能量转化 第1课时 (16张 ppt)

(共16张PPT)
1 电路中的能量转化
第十二章 电能 能量守恒定律
新课引入
现代生活中有很多电器设备和用电器：
思考
这些用电器中的能量是怎样转化的呢？
一、电功和电功率
电能转化为内能和光能
电能转化为内能
电能转化为机械能
电能转化为声能、光能和内能
总结
W=qU
q=It
W=UIt
一、电功和电功率
电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。
如图所示，表示一段电路，电荷从左向右定向移动，试根据已学知识，推导电流做的功：
电路中电荷定向移动示意图
（1）定义：
电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。
（2）公式：
W＝UIt
（3）单位：
国际单位为焦耳，符号为J。
（4）适用条件：
普遍适用
一、电功和电功率
1.电功
常用单位为千瓦时(kW·h)．亦称为“度”
1 kW·h =1度＝3.6×106焦耳
不同的用电器电流做功的快慢不同，
如何描述电流做功的快慢？
一、电功和电功率
思考
单位时间内电流所做的功叫做电功率。
瓦特，符号W
（4）物理意义：
表示电流做功的快慢
（5）适用条件：
普遍适用
一、电功和电功率
2.电功率
（1）定义：
（2）公式：
（3）单位：
UI
t
W
P
=
=
为什么电视机、电扇通电时间长了会发热？
怎样求产生的热量？
二、焦耳定律
思考
（1）内容：
（2）公式：
二、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。
1.焦耳定律
2.热功率
Q＝I2Rt
适用于任何电路
标有“220V 40W”的白炽灯泡和“220V　40W”的电动机，把它们并联后接到220 V的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同时间内产生的电热相同吗？
思考
三、电路中的能量转化
电能全部转化为内能，（白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁等存在的电路）
三、电路中的能量转化
1.纯电阻电路：
欧姆定律
只适用于纯电阻电路
注意
电能
以电动机为例，其能量转化过程为：
机械能
热能
则W电=W机+Q热
由此可见，对于非纯电阻电路，W>Q,则U>IR, 欧姆定律不适用。
三、电路中的能量转化
2.非纯电阻电路（电动机、电解槽等）：
P机= P电-P热=UI-IR
2
3.电动机的功率和效率
三、电路中的能量转化
（1）电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，
P
入
＝
UI
。
（2）电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，
P
热
＝
I
2
r
。
（3）电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，
P
出
＝
IU
－
I
2
r
。
（4）电动机的效率：
η
＝
P
出
P
入
×
100%
＝
IU
－
I
2
r
IU
×
100%
。
（5）当电动机的转子被卡住时就变成了纯电阻电路。
例1 (多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( )
BCD
D. 焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
C. 在非纯电阻的电路中，UI >I2R
A. 电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
典题剖析
B. W=UIt 适用于任何电路， 只适用于纯 电阻的电路
典题剖析
例2 规格为“220 V 22 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求：
(1)接上220 V电压后，排气扇转化为发热的功率和机械能的功率；
(2)如果接上电源后，扇叶被卡住(不转动)求电动机消耗的功率和发热的功率。
解：(1)电路中的电流为
转化为发热的功率为
转化为机械能的功率为
(2)扇叶被卡住后相当于纯电阻电路，所以
纯
电
阻
电
路
非
纯
电
阻
电
路
电功 = 电热:
电功率=热功率：
电功：W= UIt 大于
电热：Q=I2Rt
电功率：P=UI 大于
热功率：P热=I2R
课堂小结