資源簡介

(共21張PPT)
12.1電路中的能量轉化
第十二章 電能 能量守恒定律
現代生活隨處可見用電設備和用電器，例如電燈、電熱水壺、電動汽車等。你知道這些用電器中的能量是怎樣轉化的嗎？
新課導入
1.電能轉化為其它形式的能，是通過電流做功來實現的。
一、電功和電功率
2.電能做功的實質：
-
-
導體中的恒定電場對自由電荷的靜電力在做功
(1)公式:
3.電功
W = qU= UIt
(2)國際單位: 焦耳(J)
常用單位: 千瓦時(kW·h)
　1kW·h＝3.6×106J
兩種充電頭充電快慢一樣嗎？
一、電功和電功率
一、電功和電功率
4.電功率
(1)物理意義:描述電流做功快慢的物理量
(2)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時間之比
(3)公式：
(4)國際單位: 瓦特(W)
(5)額定功率：
實際功率：
用電器在額定電壓下的功率
用電器在實際電壓下的功率
電流通過某導體產生的熱量,跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比。
電流通過電熱水器，電爐等電熱元件做功時，電能全部轉化為導體的內能。
這個關系式最初是由焦耳通過實驗直接得到的，物理學中就把它叫作焦耳定律。
焦耳
二、焦耳定律
二、焦耳定律
說明：焦耳定律適用于純電阻電路，也適用于非純電阻電路。
熱功率：
(1)單位時間內導體的發熱量叫做熱功率;
(2)熱功率等于通電導體中電流I的二次方與導體電阻R的乘積。
P熱=I2 R
P=UI
（一切電流做功的功率）
總功率
（專指電流發熱的功率）
熱功率
電飯煲
熱得快
電爐
電動機
電風扇
上面三個用電器和下面兩個用電器有什么區別？
三、電路中的能量轉化
“小太陽”工作時消耗的電能可以用W=I2Rt來計算嗎
電能→內能+機械能
P電=P機+P熱
P電=UI
P熱=I2R
這種電路歐姆定律還適用嗎？
三、電路中的能量轉化
電風扇工作時，消耗的電能轉化成什么形式的能量
電風扇工作時消耗的電能可以用W=I2Rt來計算嗎
純電阻電路 非純電阻電路
元件特點
能量轉化
電功和電熱
電功率和熱功率
歐姆定律是否適用
電路中只有電阻元件
除電阻外，還包括能把電能轉化為其他形式的能的用電器
電流做功全部轉化為內能
電流做功轉化為內能和其他形式的能量
三、電路中的能量轉化
規律總結：
無論是純電阻電路還是非純電阻電路，計算電功時都可以用W＝UIt，功率都可以用P＝UI，熱量都可以用Q＝I2Rt，熱功率都可以用P＝I2R，若用變形式時，就要考慮是否是純電阻電路。
三、電路中的能量轉化
1．輸入功率：電動機的總功率；P總＝UI
2．輸出功率：電動機做有用功的功率；
3．熱功率：電動機線圈上有電阻，電流通過線圈時要發熱；P熱＝I2r
4．功率關系：P總＝P出＋P熱
5．電動機的效率：
三、電路中的能量轉化
電動機問題
例題：一臺電動機，線圈的電阻是 0.4 Ω，當它兩端所加的電壓為 220 V 時，通過的電流是 5 A。這臺電動機發熱的功率與對外做功的功率各是多少？
《思維導圖·電勢能和電勢》
電路中的
能量轉化
電功率
P=UI
做功的快慢
電功
W=UIt
（適用于一切電路）
焦耳定律
電熱：Q=I2Rt
熱功率：P熱=I2R
能量
轉化
P電=P機+P熱
課堂小結
某電吹風簡化電路如圖所示，其主要部件為電動機M和電熱絲，部分技術參數如下表，電吹風在220 V電壓下工作。下列說法正確的是（　　）
A．開關S1、S2都閉合時電吹風吹冷風
B．吹熱風時通過電熱絲的電流為4 A
C．吹熱風時電熱絲的功率為990 W
D．該電吹風中電動機的內電阻為440Ω
【參考答案】B
額定電壓 220V
額定功率 熱風時：990W
冷風時：110W
課堂練習
（2022·河北滄州·高二期中）如圖甲所示，用內阻不計的充電寶為一手機充電，其等效電路如圖乙所示，充電寶向手機電池充電6min后容量減小了50mAh，此過程可認為輸出電流、輸出電壓U=5V是恒定不變的，手機電池的內阻不能忽略。則下列說法中正確的是（　　）
A．充電寶輸送給手機電池的電能為900J
B．充電寶輸出的電流為0.05A
C．手機電池的內阻為10Ω
D．手機電池增加的化學能為900J
【參考答案】A
課堂練習
（2022·河南·鄧州春雨國文學校高二階段練習）如圖所示，把4個完全相同的燈接成如圖所示的（a）、（b）兩個電路，兩電路電源輸出電壓相同且一定，調節變阻器R1、R2使燈均正常發光，設兩個電路消耗的功率分別為Pa、Pb，則（　?。?br/>A．4Pa=Pb
B．Pa=4Pb
C．Pa<4Pb
D．Pa>4Pb
【參考答案】B
課堂練習
某同學在做“調節燈泡亮度”的電學實驗時，電路如圖所示，電源電壓恒為6V，電流表的量程為“0﹣0.6A”電壓表量程“0﹣3V”，滑動變阻器的規格為“20Ω 2A”，燈泡L標有“3V 0.9W”字樣（忽略燈絲電阻變化），在實驗中為了保證所有元件的安全，下列判斷正確的是（　?。?br/>A．該電路中，變阻器R接入電路的阻值變化范圍為0﹣20Ω
B．該電路消耗的總功率的變化范圍為1.2W﹣3.6W
C．該電路中，電流表示數的變化范圍為0.3A﹣0.6A
D．該電路中，電燈消耗功率的變化范圍為0.4W﹣0.9W
【參考答案】D
課堂練習
RA
U
RC
RB
RD
四個定值電阻連成如圖所示的電路。 RA、Rc的規格為"10V 4W”，RB、RD的規格為"10V 2W”。請按消耗功率大小的順序排列這四個定值電阻，并說明理由。
A、D串聯，根據P=I2R，所以PAB、C并聯，根據
，所以PB又因為IA>IC，根據P=I2R，所以PA>PC；
【答案】PD>PA>PC>PC
【解析】
課堂練習
某一用直流電動機提升重物的裝置如上圖所示，重物質量m=50kg，電源提供恒定電壓U=110V，不計各處摩擦，當電動機以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中電流強度I=5A，求電動機線圈電阻R（g=10m/s2）。
v
U=110V
【解析】由 P電= P熱+ P機
機械功率：
P機=mgv=50×10×0.9=450W
電功率：
P電=UI=110×5=550W
P熱=P電-P機
=550-450=100W
由P熱=I2R=100W
故，電動機線圈的電阻為4Ω。
得R=4Ω
課堂練習
如圖所示，有一提升重物用的直流電動機，內阻r＝0.6Ω，R＝10Ω，U＝160V，電壓表的讀數為110V，求：
（1）通過電動機的電流；
（2）輸入到電動機的功率P入；
（3）電動機的發熱功率P熱，電動機輸出的機械功率。
【解析】（1）電動機和電阻串聯，所以電流相等，
電阻R兩端電壓為：U1＝160V﹣110V＝50V，得電流為：I=5A；
（2）電動機的電功率為：P＝UI＝110×5W＝550W
（3）電動機的熱功率為：P熱＝I2R＝52×0.6W＝15W
輸出的機械功率為：P出＝550W﹣15W＝535W
課堂練習

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