人教版（2019）必修第三册 12.1 电路中的能量转化 课件(共29张ppt)

(共29张PPT)
12.1 电路中的能量转化
一、电功和电功率
W=qU
q=It
W=UIt
（3）单位：在国际单位制中电功的单位是焦（J），
常用单位有千瓦时（kW·h）也叫“度”.
　1kW·h＝3.6×106J
（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．
（2）公式：
W=UIt
1．电功
适用于一切电路
2．电功率
（3）意义：电功率表示电流做功的快慢．
（4）单位：在国际单位制中是瓦（W），
常用千瓦（kW）．
　1kW＝1000W
（1）定义：单位时间内电流所做的功
（2）公式：
适用于一切电路
几种常见家用电器的额定功率
用电器
29吋彩电
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）
100～150
300～800
100～150
800～1200
40～60
３．额定功率和实际功率
（1）内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
4．焦耳定律
（2）公式：
（1）定义：单位时间内的发热量.
5、热功率
P=Q /t=I2R
（2）公式：
（3）单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
适用于一切电路
纯电阻电路:
电能 → 内能
I2Rt
UIt
=
I=U/R
M
非纯电阻电路:
电能 → 内能+其它形式的能
UIt
I2Rt
I＜U/R
＞
电功等于电热
电功大于电热
电功 = 电热
：W=Q
= UIt
=I2Rt
=U2t/R
电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
电功：W= UIt
电热：Q=I2Rt
电功率：P=UI
热功率：P热=I2R
实验探究:电动机工作时能量转化情况
电流表
电动机通电转动
电流表
电动机卡住不转动
实验探究:电动机工作时能量转化情况
电动机 状态 电压表 示数U/V 电流表 示数I/A 电功率 P电/W 热功率 P热/W 电阻 R/Ω
转动
卡住不转动
20
20
2.0
2.0
0.020
0.098
0.0400
0.1960
0.008
0.1921
100
20.4
分析归纳:
实验探究:电动机工作时能量转化情况
电动机 状态 电压表 示数U/V 电流表 示数I/A 电功率 P电/W 热功率 P热/W 电阻 R/Ω
转动
卡住不转动
20
20
2.0
2.0
0.020
0.098
0.0400
0.1960
0.008
0.1921
100
20.4
1、电动机转动时 线圈电阻， 通过 (欧姆定律不适用)
2、电动机不转动时=，电阻
分析归纳:
例、在某段电路中，其两端电压为U，通过的电流为I，通电时间为t，若该电路电阻为R，则关于电功和电热的关系，下列结论正确的是 ( )
A．在任何电路中，电功UIt=I2Rt
B．在任何电路中，电功为UIt，电热为I2Rt
C．在纯电阻电路中，UIt=I2Rt
D．在非纯电阻电路中，UIt≥I2Rt
　 加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（ ）
A．P 　 B．U 2/ r 　　
C．P 2r /U 2 D．P – P 2r / U 2
非纯电阻电路中计算
电功率只能用P=UI，
热功率只能用P热=I2R
课堂训练
C
纯电阻电路中：
①串联电路中各个电阻消耗的电功率跟它们的电阻成正比
②并联电路中各个电阻消耗的电功率跟它们的电阻成反比
③串联电路上消耗的总功率P=UI等于各个电阻上消耗的热功率之和
④并联电路上消耗的总功率P=UI等于各个电阻上消耗的热功率之和
可知：无论串、并联电路，消耗的总功率等于各个电阻上消耗的功率之和。
【例】已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？
L1
L2
L1
L2
L1
L2
L1
L2
R
R
R
R
A
B
C
D
锂电池能量密度高、绿色环保。现用一充电宝为一手机锂电池充电，等效电路图如图所示，充电宝的输出电压为U，输出电流为I，该锂电池的内阻为r，则
【例】把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路，调节变阻器，使电灯都正常发光若两电路消耗的总功率分别为P1、P2，两个变阻器R1、R2消耗的电功率分别为P1'、P2'，则可以判定 ( )
(A) P1＝2P2 (B) P1＝P2
(C) P1'＝2P2' (D) P1'＞2P2'
【例】如图所示的电路中，电源电动势ε＝6V，内阻r＝1Ω，M为一直流玩具电动机，其电枢电阻R1=2Ω，限流电阻R2=3Ω，电压表示数为3.6V，求玩具电动机得到的电功率和转化为机械能的功率．
【例】已知R1、R2都标有"4W 100Ω"字样，而R3标有"1W 100Ω"字样．按图中所示的电路连接，则A、B间允许消耗的最大电功率为 W．
【例】已知如图,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
R1
R2
R3
【例】已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？
L1
L2
L1
L2
L1
L2
L1
L2
R
R
R
R
A
B
C
D
【例】某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？
机械功率P=31W
由这道例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小
【例】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？
解析：
当加0.3V电压时，电动机不转，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能全部转化为热能，此时电动机也可视为纯电阻，则r=U1/I1=1Ω.
当加2.0V电压，电流为0.8A时，电动机正常工作，有机械能输出，此时的电动机为非纯电阻用电器，消耗的电能等于转化机械能和热能之和。
转化的热效率由P=I22r=0.82×1=0.64 W计算，总功率由 P0=I2U2=0.8×2.0＝1.6W计算。所以电动机的效率为
η=（P－P0）/P=60％。
【例】某一用直流电动机提升重物的装置如图所示．重物的质量m＝50kg，电源电动势
ε＝110V．不计内阻及各处的摩擦，当电动机以v＝0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5A，由此可知电动机线圈的电阻 R＝ 。
【练习】如图所示，电阻R1＝8Ω，电动机绕组电阻R0＝2Ω，当电键K断开时，电阻R1消耗的电功率是2.88W；当电键闭合时，电阻R1消耗的电功率是2W，若电源的电动势为6V.求：电键闭合时，电动机输出的机械功率.
E r
D
R1=8 Ω
K
练习、如图示，电阻R1=20 Ω ，电动机的绕组R2＝10 Ω 。当电键打开时，电流表的示数是0．5A，当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I 和电路消耗的电功率应是
( )
(A)I＝1．5A (B)I＜1．5A
(C)P＝15W (D)P＜15W
D
R1
A
U
B D
练习. 一台电动机，额定电压是100V，电阻是1Ω，正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为 （ ）
电动机的输出功率为 （ ）
（A）500W （B）25W （C）200W （D）475W
B
D
【练习】有三个电阻,其阻值分别为10Ω.20Ω.30Ω,现在它们分别按不同方式连接后加上相同的直流电压,问:
(1)在总电路上可能获得的最大电流和最小电流之比为多少？
(2)对20Ω电阻来说,在各种可能连接方式中能使它获得最大功率的,有哪些连接方式？获得最小功率的有哪些连接方式 （只要求画电路图表示）
【练习2】电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温,又不会把饭烧焦的家用电器.如图,它的电路由控制部分AB和工作部分BC组成.K1是限温开关,手动闭合,当温度达到1030C时自动断开,不能自动闭合.K2是自动开关,当温度超过800C时自动断开,温度低于700C时自动闭合.R2是限流电阻,阻值2140Ω,R1是工作电阻,阻值60Ω.锅中放好适量的米和水,插上电源(220V,50Hz),手动闭合K1后,电饭锅就能自动煮好米饭并保温.(1)简述手动闭合K1后,电饭锅加热、保温过程的工作原理.
(2)加热过程电饭锅消耗的电功
率P1是多大 K1,K2都断开时电饭
锅消耗的电功率P2是多大
(3)若插上电源后没有手动闭合
K1,能煮熟饭吗 为什么
K1
红
黄