第18讲 电路中的能量-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（粤教2019必修第三册）

第18讲 电路中的能量 课程标准 课标解读 理解电功、电功率、热功率的概念，知道它们的区别与联系. 1.会分析纯电阻与非纯电阻电路，并能进行有关计算. 2.知道闭合电路中的能量转化关系． SHAPE \* MERGEFORMAT 知识点01电功和电功率 1．电功 (1)定义：电路中电场力对自由电荷所做的功称为电功，电功的大小等于被消耗的电能． (2)公式：W＝UIt. 单位：焦耳，符号为J. 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J. 2．电功率 (1)定义：电流做功与完成这些功所用时间之比． (2)公式：P＝eq \f(W,t)＝UI. (3)单位：瓦特，符号为W. 【即学即练1】 1．如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法相等时间内在电阻中产生的热量关系正确的是（　　） A．图甲产生的热量比图乙产生的热量多 B．图甲产生的热量比图乙产生的热量少 C．图甲产生的热量和图乙产生的热量一样多 D．因为是形状不规范的导体，所以判断不出哪一个产生的热量多 【即学即练2】 2．三只灯泡A、B和C，分别标有“6 V 、6 W”、“6 V 、12 W”、“6 V、 36 W”，以下说法中正确的是（　　） A．若并联在6 V的电压上，则三灯一样亮 B．若串联在电路中且所有灯都能发光，则C灯最亮 C．若串联在电路中且所有灯都能发光，则A灯最亮 D．三灯串联后可接入18 V的电压，三灯均可正常发光 知识点02 焦耳定律 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻及通电时间成正比． (2)表达式：Q＝I2Rt. 2．热功率 (1)定义：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率． (2)公式：P＝I2R. 【知识拓展1】电功和电热的理解 1．电功和电功率 W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路． 2．电热和热功率 Q＝I2Rt是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率． 3．电功和电热的关系 (1)在纯电阻电路中： ①电功和电热相等，W＝Q＝UIt＝eq \f(U2,R)t＝I2Rt； ②电功率和热功率相等，P电＝P热＝UI＝I2R＝eq \f(U2,R)； ③欧姆定律成立：由UIt＝I2Rt得：I＝eq \f(U,R). (2)在非纯电阻电路中： ①电功大于电热，W＝Q＋W其他，电功只能用W＝UIt计算，电功率只能用P＝UI计算； ②电热只能用Q＝I2Rt计算，热功率只能用P＝I2R计算； ③欧姆定律不成立，由UIt>I2Rt得：U>IR. 【知识拓展2】纯电阻电路中功率的分配与计算 1．在纯电阻电路中，由于W＝Q，I＝eq \f(U,R)，所以有P＝UI＝I2R＝eq \f(U2,R). 2．串、并联电路中的功率关系 串联电路 并联电路 功率分配 eq \f(P1,P2)＝eq \f(R1,R2) eq \f(P1,P2)＝eq \f(R2,R1) 总功率 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋Pn 3.额定功率和实际功率 (1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫作额定功率．当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率． (2)为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于额定功率． 【知识拓展3】非纯电阻电路中功率的分析与计算 电动机的功率和效率 (1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P电＝UI. (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2R. (3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率P出＝P机． 三者关系为：P电＝P热＋P机 (4)电动机的效率：η＝eq \f(P机,P电)×100%＝eq \f(IU－I2R,IU)×100%＝eq \f(U－IR,U)×100%. 【即学即练3】 3．关于电热的利用，下列说法中正确的是（　　） A．电热对我们来说总是有利的 B．电热对我们来说总是不利的 C．电饭锅是利用电流热效应的原理制成的 D．电视机工作过程中没有产生电热 【即学即练4】 4．把标有“3 V、0.75 W”的A灯泡和“3 V、1.5 W”的B灯泡串联起来，接入3V的电路中，导线电阻不计，则（　　） A．两灯泡电阻之比 B．两灯泡两端电压之比 C．两灯泡消耗的功率之比 D．两灯泡产生的热量之比 知识点03 闭合电路中的能量 1．电源提供的总功率P总＝EI. 外电路上消耗的电功率P外＝U外I. 内电路上消耗的电功率P内＝U内I. 2．闭合电路中的能量转化 EI＝U外I＋U内I. 【知识拓展4】闭合电路中的能量 1．电