课件19张PPT。2.6 焦耳定律 电路中的能量转化第二章 直流电路探讨几个用电器的能量转化情况a、电流流过电炉
b、电流流过充电电池
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
1．电源内部：其他形式的能转化为电能．同时，电源本身也有一定的电阻．电流流过时电源也会发热，消耗一部分电能．
2．外电路：通过电场力做功，将电源输出的电能转化为其他形式的能量．
3．物理意义：在纯电阻电路中，电源把其他形式的能量转化为电能的功率EI ，等于电源输出功率UI与电源内电路的热功率I2r 之和，闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现．一、电路中的能量转化4．闭合电路中的能量转化电源提供电能外电路消耗的能量内电路消耗的电能4.在纯电阻电路中，电源的输出功率：1．电源提供的功率（电源功率） 3．电源的输出功率（外电路得到的功率） 2．电源内阻上的热功率 二、电路中的几种功率和电源效率结论：电源的效率随外电阻的增大而增大5.电源的工作效率对纯电阻电路,电源的效率为:内容物理量P＝EIP内＝I2rP输出＝U路IP＝I2(R＋r)P内＝I2rP输出＝I2RP＝P内＋P输出或EI＝I2r＋U路I三、闭合电路中几种功率及相互关系四、电源的输出功率随外电阻变化的讨论①电源的总功率P总=IE②内耗功率：P内=I2r③输出功率：P输出=P总 - P内=IE - I2r= U路I= I2 R外1.当外电阻为纯电阻电路时当R外=r时,P出最大，且最大值为： 由图可知:同一功率对应着两个电阻值,两个电阻值之间有何关系呢?电源的功率最大时，其效率只有50℅电源的功率最大时，其效率只有50℅(4)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2.
(5)P输出与R的关系如图所示．五、闭合电路的U-I图象 1）右图中a为闭合电路的U-I图象，b为部分电路(外电阻)的U-I图象 2）两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流. 3）a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小 4）图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。 当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩形面积最大，即输出功率最大。 六、电动机的功率和效率 电动机的总功率（输入功率）：电动机的热功率：电动机的输出功率（机械功率）：电动机的效率：七、串、并联电路中电功率的分析与计算 对于由纯电阻组成的串联和并联电路，相关电功率的分析如下：例1.关于电功W和电热Q的说法正确的是( )
A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q
B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q
C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立
D．W＝UIt在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立
解析：选B.W＝UIt、Q＝I2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W＞Q，B对，A、C、D错．B例2、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（ ）电动机输出的机械功率为（ ）
A．P B．U2/r
C．P2r/U2 D．P–P2r/U2非纯电阻电路中：
计算电功率只能用P=UI
计算热功率只能用P热=I2RCD例3.A灯与B灯电阻相同，当变阻器滑片向下移动时，对两灯明暗程度的变化判断正确的是( )
A、A、B灯都变亮
B、A、B灯都变暗
C、A灯变亮，B灯变暗
D、A灯变暗，B灯变亮B解析：由电路图可知，灯泡A与灯泡B、滑动变阻器R、R1组成的电路并联，且B与R为并联；
当滑片向下滑动时，滑动变阻器的阻值变小，那它与A灯并联的等效电阻变小，电路的总电阻都会变小，所以总电流变大；根据欧姆定律可知，总电流变大时，内阻分压变大，外电压变小，所以灯泡A两端的电压减小，A灯变暗；
因为总电流是变大的，所以右边电路的分流变大了，通过R1上的电流变大，分压也就增加了；
因为外电压是变小的，所以B灯和滑阻上的电压就变小了，B灯泡变暗．
故选B．RR1 例4．在如图所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断正确的是( )
A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω
B．电阻R的阻值为1Ω
C．电源的输出功率为4W
D．电源的热功率为4WABC 例5.电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻R0＝3 Ω。
(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大，最大值为多少？
(2)当R为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？审题指导：
解答本题时应把握以下三点：
(1)由U－I图像求电源的电动势和内阻。
(2)电路中的电流最大时，R0消耗的功率最大。
(2)根据电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率。答案： (1)0 10.9 W (2)4.5 Ω 13.3 W六?电路中电功率和热功率的计算方法
1.注意区别“负载”“负荷”与“电阻”
“负载”或“负荷”是对用电器功率特征的一种习惯称谓.通常说“负载”或“负荷”大,是指用电器的功率大,并不是用电器的“电阻”大.在一般情况下,“负载”大的用电器电阻反而小.如“220 V,60 W与220 V,100 W”的两个灯泡,后者的功率大但电阻却较小.2.注意区别纯电阻电路与一般电路
电路消耗的电能全部转化为电热(内能)的电路称为纯电阻电路,对纯电阻电路有:
课件24张PPT。2.6 焦耳定律 电路中的能量转化第二章 直流电路一、电功1. 电功：电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功．回忆： 在静电学中，电场力做功的特点是什么？表达式？（1）特点：电场力做功与路径无关，只取决于初末位置的电势差
（2）利用电势差求电功——WAB = qUABW=qUq=ItW=UIt3.单位：焦耳(J) 千瓦时(kW?h)
1度=1kW?h=3.6×106J推导：2.表达式： W=UIt4.功能关系：电场力做多少功即有多少电势能转化为其他形式的能电流做多少功即有多少电能转化为其他形式的能 适用于
一切电路做功5.物理意义：反映了有多少电能转化为其他形式的能
也可以说“消耗了多少电能”思考：电路中如有白炽灯、电炉、电动机等元件，
电功与这些元件的种类有关吗？结论：电功W（消耗了多少电能）只与元件两端的电压U，
通过的电流I和通电时间t有关，与元件的种类无关。2.物理意义：电功率表示电流做功的快慢．3.国际单位：瓦（W） 1W=1J/s
常用单位补充：毫瓦（mW），千瓦（kW），兆瓦（MW） 1kW＝103W＝106mW=10-3MW1.电功率：电流所做的功与做这些功所用
时间的比值叫做电功率．二、电功率 一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积 适用于
一切电路的电功率4.额定功率和实际功率：
(1) 额定功率：用电器铭牌上所标称的功率;
(2) 实际功率: 用电器在实际电压下工作的功率.
用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率．几种常见家用电器的额定功率 （3）输入功率：机器工作时，外界对机器做功的功率（又叫总功率）（4）输出功率：机器对外界做功的功率（又叫有用功率）（5）机械效率：输出功率跟输入功率的比值
焦耳定律想想他们有什么共同点？ 三、焦耳定律 热功率1.焦耳热:电流通过电阻而产生的热量Q
3.热功率:电阻通电所产生的热量Q与产生这
些热量所用时间t的比值表达式：2.焦耳定律:电流通过电阻产生的热量Q跟电流I的
二次方成正比，跟电阻值R成正比，跟
通电时间t成正比。 4.电流的热效应:
电流通过导体(或用电器)时,做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞.由于这种碰撞,电子在电场力的加速作用下获得的动能,不断传递给金属正离子,使金属正离子的热运动加剧,于是通电导体的内能增加,温度升高,即电能通过电流做功转化为内能,这就是电流的热效应。电能全部转化为热能，电功等于电热在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等）在非纯电阻电路中，（如电动机）电能大部分转化为机械能，
但不可避免的一小部分转化为热能。结论：W>QU>IR（欧姆定律不适用）应该是W=E机+Q1.纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为目的.(如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡及转子被卡住的电动机等)电能全部转化为热能,电功等于电热2.非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能力为目的,发热不是目的,而是难以避免的热能损失.(如电动机在转动或给蓄电池充电等)电能大部分转化为其它能，一小部分转化为热能，电功大于电热电能 → 内能卡住：运转：M电能 → 机械能+内能3．电功率与热功率
（1）区别：
电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；
热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率．决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积．
（2）联系：
对纯电阻电路，电功率等于热功率；
对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和． 问题:
1.灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，为什么电线的发热却觉察不出来？
2.电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾，这是为什么？家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾知识小结纯电阻和非纯电阻电路的区别纯电阻电路非纯电阻电路元件特点欧姆定律能量转化元件举例电路中只有电阻元件电路中除电阻元件外，还有将电能转化为其他能的用电器项目 例1.对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ ） CD精讲细练例2.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，则吸尘器的效率是多少？解: 课堂练习1：图中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点a，b之间的电阻是R，在a，b之间加上电压U，测得流过这电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是( )
A . I2R B .U2/R
C. UI D.I2R+UIC精讲细练 课堂练习2：一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为（ ）
A．U＝4V B．U=8V
C．E＝16J D．E=32J答案：BD电热的作用1.常见的电热器：2.电热的利用：
电热器是利用电来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见的电热器。
电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大，熔点高的电阻丝绕在耐高温的绝缘材料上做成的。
电热器的优点：利用电热器清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。3. 防止电热的危害：
在电动机里，电流主要用来做机械功，但电动机里的导线有电阻，也要产生热量，使导线的温度升高，温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化，甚至可能烧坏。这就需要考虑如何加快散热。有的电动机里装有风扇，外壳做成如图形状，都是为了加快散热。
收音机、电视机也要考虑散热，所以在机壳上都有散热孔。
