12.1 电路中的能量转化 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

电路中的能量转化 知识点、考点： 1、电功和电功率 2、焦耳定律、热功率 3、纯电阻电路与非纯电阻电路 4、含电动机电路的分析与计算 快做笔记！ 电能转化为其它形式的能，是通过 电流做功来实现的。 初中时，我们知道 电动机通电时把电能转化为机械能； 电热水壶通电时，电能转化为内能； 手机电池充电把电能转化成化学能； 电功和电功率 W=qU q=It 电流做功的实质：恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其它形式的能增加。 1.电功 （1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。 （2）表达式：W = qU= UIt W=UIt 适用一切电路 电功和电功率 不同用电器做功的快慢不同，如何描述电流做功的快慢？ （1）定义：单位时间内电流所做的功 （2）表达式： （3）标量,单位换算： W (1kW=103W) （4）测量方法：电压表和电流表 比值定义法 适用一切电路 2.电功率 电功和电功率 （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。   1．焦耳定律： 焦耳定律 新知讲解 热功率： (1)单位时间内导体的发热量叫做热功率; (2)热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积。 P热=I2 R P=UI （一切电流做功的功率） 总功率 （专指电流发热的功率） 热功率 电功和电功率 纯电阻电路： 只含有电阻的电路，把电能全部转化为内能，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; 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，把电能转化为内能和其它形式的能。 纯电阻电路与非纯电阻电路 纯电阻电路: 非纯电阻电路: I=U/R 电功 = 电热: W= IUt = =I2Rt U2t/R 电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热 I＜U/R 电功：W= IUt 电热：Q=I2Rt 电功率：P = IU 热功率：P热=I2R R M =Q 纯电阻电路与非纯电阻电路 C 10 【典例】（2021·广东高一期末）下图所示的电路中，三电阻串联， 其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功 率分别为P1、P2、P3，则 P1：P2：P3等于( ) A.2：3：6 B.6：3：2 C.1：2：3 D.3：2：1 典例分析 【正确答案】A R1 R2 R3 在串联电路中，功率跟电阻成正比。 A 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电流、电压、电阻的关系 能量转化形式 可应用的公式   电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器     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   纯电阻电路与非纯电阻电路 新知讲解 电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能。在电路计算中，欧姆定律不再适用。 电动机问题： 含电动机电路的分析与计算 1．输入功率：电动机的总功率；P总＝UI 2．输出功率：电动机做有用功的功率； 3．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热； P热＝I2r 4．功率关系：P总＝P出＋P热 5．电动机的效率： 电动机问题： 含电动机电路的分析与计算 例1.一个电动机，线圈电阻是 0.4  ，当它两端所加的电压为 220 V时，通过的电流是 5 A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少? 答案：6.5×104 J 解:据能量守恒定律得: IUt = I2Rt +W 故电动机每分钟所做的机械功为: W =(IU -I2R )t =(5×220 52×0.4)×60 J =6.5×104 J。 一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？ 解：电动机发热的功率为   电动机消耗的电功率为   电动的对外做功的功率为   典例探究 【典例】某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m/s2）。 v U=1