12.1电路中的能量转化（共21张PPT）高中物理人教版（2019）必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律

(共21张PPT)
12.1电路中的能量转化
第十二章 电能 能量守恒定律
现代生活随处可见用电设备和用电器，例如电灯、电热水壶、电动汽车等。你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
新课导入
1.电能转化为其它形式的能，是通过电流做功来实现的。
一、电功和电功率
2.电能做功的实质：
-
-
导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功
(1)公式:
3.电功
W = qU= UIt
(2)国际单位: 焦耳(J)
常用单位: 千瓦时(kW·h)
　1kW·h＝3.6×106J
两种充电头充电快慢一样吗？
一、电功和电功率
一、电功和电功率
4.电功率
(1)物理意义:描述电流做功快慢的物理量
(2)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比
(3)公式：
(4)国际单位: 瓦特(W)
(5)额定功率：
实际功率：
用电器在额定电压下的功率
用电器在实际电压下的功率
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。
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。
焦耳
二、焦耳定律
二、焦耳定律
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
电饭煲
热得快
电炉
电动机
电风扇
上面三个用电器和下面两个用电器有什么区别？
三、电路中的能量转化
“小太阳”工作时消耗的电能可以用W=I2Rt来计算吗
电能→内能+机械能
P电=P机+P热
P电=UI
P热=I2R
这种电路欧姆定律还适用吗？
三、电路中的能量转化
电风扇工作时，消耗的电能转化成什么形式的能量
电风扇工作时消耗的电能可以用W=I2Rt来计算吗
纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点
能量转化
电功和电热
电功率和热功率
欧姆定律是否适用
电路中只有电阻元件
除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
电流做功全部转化为内能
电流做功转化为内能和其他形式的能量
三、电路中的能量转化
规律总结：
无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都可以用W＝UIt，功率都可以用P＝UI，热量都可以用Q＝I2Rt，热功率都可以用P＝I2R，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路。
三、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：
三、电路中的能量转化
电动机问题
例题：一台电动机，线圈的电阻是 0.4 Ω，当它两端所加的电压为 220 V 时，通过的电流是 5 A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？
《思维导图·电势能和电势》
电路中的
能量转化
电功率
P=UI
做功的快慢
电功
W=UIt
（适用于一切电路）
焦耳定律
电热：Q=I2Rt
热功率：P热=I2R
能量
转化
P电=P机+P热
课堂小结
某电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220 V电压下工作。下列说法正确的是（　　）
A．开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风
B．吹热风时通过电热丝的电流为4 A
C．吹热风时电热丝的功率为990 W
D．该电吹风中电动机的内电阻为440Ω
【参考答案】B
额定电压 220V
额定功率 热风时：990W
冷风时：110W
课堂练习
（2022·河北沧州·高二期中）如图甲所示，用内阻不计的充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示，充电宝向手机电池充电6min后容量减小了50mAh，此过程可认为输出电流、输出电压U=5V是恒定不变的，手机电池的内阻不能忽略。则下列说法中正确的是（　　）
A．充电宝输送给手机电池的电能为900J
B．充电宝输出的电流为0.05A
C．手机电池的内阻为10Ω
D．手机电池增加的化学能为900J
【参考答案】A
课堂练习
（2022·河南·邓州春雨国文学校高二阶段练习）如图所示，把4个完全相同的灯接成如图所示的（a）、（b）两个电路，两电路电源输出电压相同且一定，调节变阻器R1、R2使灯均正常发光，设两个电路消耗的功率分别为Pa、Pb，则（　　）
A．4Pa=Pb
B．Pa=4Pb
C．Pa<4Pb
D．Pa>4Pb
【参考答案】B
课堂练习
某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示，电源电压恒为6V，电流表的量程为“0﹣0.6A”电压表量程“0﹣3V”，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”，灯泡L标有“3V 0.9W”字样（忽略灯丝电阻变化），在实验中为了保证所有元件的安全，下列判断正确的是（　　）
A．该电路中，变阻器R接入电路的阻值变化范围为0﹣20Ω
B．该电路消耗的总功率的变化范围为1.2W﹣3.6W
C．该电路中，电流表示数的变化范围为0.3A﹣0.6A
D．该电路中，电灯消耗功率的变化范围为0.4W﹣0.9W
【参考答案】D
课堂练习
RA
U
RC
RB
RD
四个定值电阻连成如图所示的电路。 RA、Rc的规格为"10V 4W”，RB、RD的规格为"10V 2W”。请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻，并说明理由。
A、D串联，根据P=I2R，所以PAB、C并联，根据
，所以PB又因为IA>IC，根据P=I2R，所以PA>PC；
【答案】PD>PA>PC>PC
【解析】
课堂练习
某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m/s2）。
v
U=110V
【解析】由 P电= P热+ P机
机械功率：
P机=mgv=50×10×0.9=450W
电功率：
P电=UI=110×5=550W
P热=P电-P机
=550-450=100W
由P热=I2R=100W
故，电动机线圈的电阻为4Ω。
得R=4Ω
课堂练习
如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r＝0.6Ω，R＝10Ω，U＝160V，电压表的读数为110V，求：
（1）通过电动机的电流；
（2）输入到电动机的功率P入；
（3）电动机的发热功率P热，电动机输出的机械功率。
【解析】（1）电动机和电阻串联，所以电流相等，
电阻R两端电压为：U1＝160V﹣110V＝50V，得电流为：I=5A；
（2）电动机的电功率为：P＝UI＝110×5W＝550W
（3）电动机的热功率为：P热＝I2R＝52×0.6W＝15W
输出的机械功率为：P出＝550W﹣15W＝535W
课堂练习