物理人教版(2019)必修第三册12.1电路中的能量转化（共18张ppt）

(共18张PPT)
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现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？
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电热水壶通电时，电能转化为内能
电动机通电时，电能转化为机械能
电池充电时，电能转化为化学能
那么，你知道电能转化为其他形式的能，是通过什么做功来实现的吗？
01
电功和电功率
q
q
U
1.电功
思考：如何计算电流做的功呢？
t内通过电路
任一横截的电荷量
电场力做功
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。
适用一切电路
2.物理意义：
电功是电能转化为其他形式的能的量度。
焦耳（J）
千瓦时，符号是 kW·h。
1 kW·h = 1000 W×3600 s = 3.6×106 J
3.单位：
01
电功和电功率
1.电功率：
电流所做的功与通电时间之比
不同用电器做功的快慢不同，如何描述电流做功的快慢？
适用于任何电路
2. 单位：
瓦特 W
电流在一段电路中做功的功率 P 等于这段电路两端的电压 U 与电流 I 的乘积。
　1kW＝103W＝106mW=10-3MW
02
额定、实际功率
额定功率:用电器在额定电压下的功率
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
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） 70～150 300～800 100～150 800～1200 40～60
用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率。
03
焦耳定律
这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律。
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。
Q=I2Rt
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。
1.内容
单位时间内的发热量:
03
焦耳定律
Q=I2Rt
1.内容
（1）焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。
（2）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。
（3）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。
电功率和热功率
电功率：
某段电路的全部电功率，
或这段电路上消耗的全部电功率
热功率:
电路上因发热而消耗的功率
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
04
两种常见电路
R
M
电能 → 内能
Q
I2Rt
W
IUt
=
电能 → 内能和其它形式的能
W
W其+Q
IUt
I2Rt
＞
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!
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
04
两种常见电路
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
电功 = 电热:
电功率=热功率：
电功：W= IUt
电热：Q=I2Rt
电功率：P = IU
热功率：P热=I2R
R
M
W=
IUt =
=I2Rt
=Q
P = I U = = I2R =P热
04
两种常见电路
纯电阻电路 非纯电阻电路
元件特点
I、U、R 的关系
能量转化形式
可应用的公式
电路中只有电阻元件
除电阻外还存在电能转化
为其他形式的能的用电器
符合欧姆定律
不符合欧姆定律
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
电功
电热
05
电动机
1.电动机的功率
(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，
(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，
(3)电动机的输出功率（机械功率）
三者关系为：UI＝I2r＋P机 P出= P机＝UI－I2r
P入＝ P总＝ UI
P热＝I2r
2.电动机的效率：
06
串联电路的功率
R2
R1
U1
U2
U
I
P=P1+P2
P=IU
并联分压
结论：串联电路的功率分配与阻值成正比
06
并联电路的功率
R1
R2
I
I1
I2
U
P=P1+P2
结论：并联电路的功率分配与阻值成反比
试一试
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？
P热＝ I2R ＝ 52×0.4 W ＝ 10 W
P电＝ UI ＝ 220×5 W ＝ 1100 W
P机＝ P电－ P热＝ 1 100 W － 10 W ＝ 1 090 W
由焦耳定律可知，电动机发热的功率为
电动机消耗的电功率为
由能量守恒定律，电动机对外做功的功率为
试一试
如图， 输电线路两端的电压U为220 V，每条输电线的电阻R为5 Ω，电热水器A的电阻RA为30 Ω。求电热水器A上的电压和它消耗的功率。如果再并联一个电阻RB 为40 Ω 的电热水壶 B，则电热水器和电热水壶消耗的功率各是多少？
总结归纳
一、电功和电功率
二、焦耳定律
1.电功
焦耳（J）
千瓦时，符号是 kW·h。
单位：
适用一切电路
2.电功率
Q=I2Rt
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
R
M
三、两种常见电路