新教材高中物理人教版必修第三册12.1 电路中的能量转化（课件 ）25 张ppt

课件25张PPT。1.电路中的能量转化必备知识自我检测一、电功和电功率
1.电流做功的实质
导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。电流做功把电能转化为其他形式的能。
2.电功
(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、通电的时间t三者的乘积。
(2)公式:W=Uq=UIt。
(3)单位:国际单位为焦耳,符号为J。
3.电功率
(1)物理意义:表示电流做功快慢的物理量
(2)定义:电流在一段电路中做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积。(4)单位:瓦特,符号W。 必备知识自我检测二、焦耳定律
1.焦耳定律
(1)内容: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。
(2)表达式Q=I2Rt。
2.电热功率
(1)定义:电流在单位时间内的发热量通常称为电热功率。
(2)表达式P热=I2R。
三、电路中的能量转化
以电动机为例,设电动机消耗的功率为P电,电动机对外做功,输出的功率为P机,另外,电动机工作时自身也有能量损失,对应的功率为P损,它们之间满足P电=P机+P损。设电动机两端的电压为U,通过电动机线圈的电流为I,电动机线圈的电阻为R,P电=UI,P损=P热=I2R,P机=UI-I2R。必备知识自我检测1.正误判断。
(1)电功与电能的单位都是焦耳,电功就是电能。 (　　)
解析:电功是过程量,电能是状态量,两者只是单位相同,有本质的区别,电能的变化要依靠电流做功来实现,电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。
答案:×
(2)电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多。 (　　)
解析:电功率公式为P=UI,功率越大,表示电流做功越快。但是电流做功的快慢只表示电能转化的快慢,转变成什么能与用电器有关,转化的多少还与时间有关。
答案:×必备知识自我检测(3)电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。 (　　)
解析:功是能量转化的量度,电流做多少功就有多少电能转化为其他形式的能量。
答案:√
(4)电功率越大,表示电流做功越多。 (　　)
解析:电功率表示电流做功的快慢,电功率大,表示电流做功快,但做功不一定多。
答案:×
(5)W=UIt适用于任何电路求电功。 (　　)
答案:√
(6)Q=I2Rt适用于任何电路求热量。 (　　)
答案:√必备知识自我检测2.R1和R2分别标有“2 Ω　1.0 A”和“4 Ω　0.5 A”,将它们串联后接入电路中,如图所示,则此电路中允许消耗的最大功率为(　　)
A.1.5 W B.3.0 W C.5.0 W D.6.0 W
解析:把R1和R2串联后,由于R2的最大电流较小,故串联后的最大电流为0.5 A,串联后的总电阻为6 Ω,所以电路的最大功率为P=I2R=0.52×6 W=1.5 W,A正确。
答案:A必备知识自我检测3.(多选)一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈电阻相同,都为R,设通过的电流相同,则(在相同时间内)下列说法正确的是(　　)
A.电炉和电动机产生的电热相等
B.电动机消耗功率大于电炉消耗功率
C.电炉两端电压小于电动机两端电压
D.电炉和电动机两端电压相等
解析:因为电热Q=I2Rt,所以当电流I、电阻R都相等时,在相同时间内产生电热也相等;电炉两端的电压U=IR,但电动机两端的电压除了发热还要工作,即U=IR+U',所以电炉两端电压小于电动机两端电压,由P=UI可知电动机消耗功率大于电炉消耗功率。
答案:ABC探究一探究二随堂检测 电功和电功率
情景导引
如图所示,已知电路两端的电势差为U,电路中的电流为I,在t时间内通过导体某截面的电荷量是多少?把这些电荷从左端移到右端,电场力做功是多少?要点提示:由电流的定义式可得通过某截面的电荷量q=It,根据静电力做功的公式W=qU,可得W=IUt。探究一探究二随堂检测知识归纳
1.对电功的理解
(1)从力的角度看,电流做功的实质是静电力对自由电荷做功。
(2)从能的角度看,电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程,电功的大小量度了电能的减少量,标志着电能转化为其他形式的能的多少。
(3)电功W=UIt=qU对任何电路都适用。
2.对电功率的理解
(1)电功率P= =UI对任何电路都适用。
(2)额定功率和实际功率
①额定功率:用电器正常工作所消耗的功率。
②实际功率:用电器在实际电压下电流做功的功率。为了使用电器不被烧毁,要求实际功率不能大于其额定功率。探究一探究二随堂检测3.串、并联电路中的功率关系 画龙点睛 串联电路中大电阻功率大,并联电路中小电阻功率大,无论串联与并联,总功率都是各个电阻消耗的电功率之和。探究一探究二随堂检测实例引导
例1一根电阻丝,通过2 C的电荷量所消耗的电能是8 J。若在相同的时间内通过4 C的电荷量,该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是(　　)
A.4 V,16 J B.8 V,16 J
C.4 V,32 J D.8 V,32 J
解析:设电阻丝电阻为R,开始所加电压为U1,则W1=q1U1,故U1=4 V。
设后来所加电压为U2,产生的热量为W2,则答案:D 探究一探究二随堂检测变式训练1不考虑温度对电阻的影响,对一个“220 V　40 W”的灯泡,下列说法正确的是(　　)
A.接在110 V的电路上时的功率为20 W
B.接在110 V的电路上时的功率为10 W
C.接在440 V的电路上时的功率为160 W
D.接在220 V的电路上时的功率为80 W答案:B 探究一探究二随堂检测焦耳定律
情景导引
(1)某一电路中只含有某一元件,即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种,分析哪些属于纯电阻电路,哪些属于非纯电阻电路。
(2)纯电阻电路中,消耗的电能转化为什么形式的能?对于电动机的电路,消耗的电能转化为什么形式的能?
要点提示:(1)纯电阻电路有:白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅;非纯电阻电路有:电动机、电解槽、电容器。
(2)内能。内能和机械能。探究一探究二随堂检测知识归纳
1.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较探究一探究二随堂检测2.电功与电热的比较 探究一探究二随堂检测画龙点睛 不管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,电功率都可以用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。探究一探究二随堂检测实例引导
例2规格为“220 V　36 W”的排气扇,线圈电阻为40 Ω,求:
(1)接上220 V的电压后,排气扇转化为机械能的功率和发热的功率。
(2)如果接上220 V的电源后,扇叶被卡住,不能转动,求电动机消耗的功率和发热的功率。探究一探究二随堂检测发热功率为P热=I2R=(0.16)2×40 W≈1 W。
转化为机械能的功率为P机=P-P热=36 W-1 W=35 W。
(2)扇叶被卡住不能转动后,电动机成为纯电阻用电器,电流做功全部转化为热能,此时电动机中电流为电动机消耗的功率即电功率等于热功率:P电'=P热'=UI'=220×5.5 W=1 210 W。
答案:(1)35 W　1 W　(2)1 210 W　1 210 W探究一探究二随堂检测画龙点睛 电动机电路的分析与计算
(1)当电动机正常工作时,要注意分清电功和电热的关系,电动机消耗的电能也就是电流做的功W=UIt,电动机产生的内能必须用Q=I2Rt来求。另外,还要注意能量守恒定律的应用,即W=Q+E(E为其他形式的能)或P电=P机+P热,其中P电=UI,P热=I2R,P机为机械功率。
(2)当电动机被卡住时,非纯电阻电路转变为纯电阻电路,电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能,W=Q,即UIt=I2Rt。探究一探究二随堂检测变式训练2如图所示,有一内阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端,灯泡正常发光,则(　　)
A.电解槽消耗的电功率为120 W
B.电解槽的发热功率为60 W
C.电解槽消耗的电功率为60 W
D.电路消耗的总功率为60 W答案:C 探究一探究二随堂检测1.(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法正确的是(　　)
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C.在非纯电阻电路中,IU>I2R
D.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路答案:BCD 探究一探究二随堂检测2.(多选)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到的热风可将头发吹干。设电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,则以下选项正确的是(　　)
A.IU>P B.IU=P
C.P>I2(R1+R2) D.P=I2(R1+R2)
解析:电吹风机消耗的电功率即消耗的电能的功率为P=UI,大于电阻上的热功率,选项B、C正确。
答案:BC探究一探究二随堂检测3.A、B为“220 V　100 W”的两盏相同的灯泡,C、D为“220 V　40 W”的两盏相同灯泡,A、B灯的电阻为　　　　Ω;C、D电阻为　　　　Ω。现将四盏灯泡接成如图所示电路,并将两端接入电路,各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD,则实际功率的大小顺序是　　　　。?探究一探究二随堂检测答案:484　1 210　PD>PA>PB>PC