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

12.1 电路中的能量转化 焦耳定律规定：电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比，和通过导体的电流的平方成正比，和通电时间成正比。该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。焦耳定律是一个实验定律，它可以对任何导体来适用，范围很广，所有的电路都能使用。 用电器是用电来工作的器具，它们的共同特点是要消耗电能，靠电流做功来工作； 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程。 一、电功和电功率 如图，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？ 在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q为： 在这个过程中电场力做的功为： 将q代入得： 这就是前面所说的电流所做的功，简称电功。 一、电功和电功率 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，通常也说成是电流所做的功。 2.公式： 3.单位：焦耳(J)，常用单位千瓦时( ) “千瓦时”就是日常生活中的“度”。 4.物理意义:电功是电能转化为其他形式能的量度。 一、电功和电功率 5.电功率:单位时间内电流所做的功叫做电功率。 6.公式： 7.单位：瓦特(w)，常用单位千瓦(kw) 8.物理意义:电功率表示电流做功的快慢。 9.额定功率和实际功率： 用电器加上额定电压时的电功率，就是额定功率；用电器实际工作时的电功率就是实际功率。 二、焦耳定律 电流通过用电器时，电能全部转化为用电器的内能。电功W等于用电器发出的热量Q。 由欧姆定律得， ，代入上式， 1.内容：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二 次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积。 二、焦耳定律 2.表达式： 3.单位：焦耳(J) 4.电热(Q)的意义：电热是电能转化为内能的量度。 5.适用范围：可求任何电路中电流I通过电阻R时产 生的热量。 纯电阻电路：电路中只有电阻元件； 非纯电阻电路：电路中除电阻元件， 还有其它用电器； 二、焦耳定律 6.热功率：单位时间内的发热量。即电能转化为内能的功率。 7.公式： 任何电路中，电功率 热功率， 。只有在纯电阻电路中， 纯电阻电路：欧姆定律适用 ； 非纯电阻电路：欧姆定律不适用 ； 例1.如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻RM＝0.6Ω，R＝10Ω，U＝160V，电压表的读数为110V．则： (1)通过电动机的电流是多少？ (2)输入到电动机的电功率是多少？ (3)电动机工作1h所产生的热量是多少？ 解：(1)R两端的电压为 (2)输入电功率为 (3)热量为 例2.一台电动机内阻为1Ω，接到120V的电源上．当电动机工作时，电流为10A．问： (1)电动机输入功率是多少？ (2)电动机发热功率是多少？ (3)输出的机械功率是多少？ 解：(1)输入功率也叫电动机的总功率: (2)电动机线圈发热，热功率为: (3)电动机的输出功率为: 电动机的效率： 某同学在研究微型直流电动机的性能时，采用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器R的阻值，使电动机无法转动，此时电流表和电压表的示数分别为0.2 A和0.3V。重新调节R的阻值，使电动机能够正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为1.0 A和6.0 V。（电流表、电压表均为理想电表）求：（1）这台电动机的线圈电阻；（2）电动机正常运转时的输出功率。 如图所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是:A灯“10V，10W"，B灯"60V，60W”，C灯"40V，40W"，D灯"30V，30W".在a、b两端加上电压后，四个灯都能发光.比较各灯消耗功率的大小，正确的是( ). A．PB＞PD＞PA＞PC B．PB＞PA＞PD＞PC C．PB＞PD＞PC＞PA D．PA＞PC＞PD＞PB B 三只电阻R1，R2，R3如图所示连接，在电路的两端加上恒定电压后，电阻R1消耗的功率最大，则三只电阻的阻值大小关系为（ ） A．R1＞R2＞R3 B．R3＞R1＞R2 C．R3＞R2＞R1 D．R1＞R3＞R2 B 如图所示，电阻R1=20Ω，电动机线圈的阻值R2=10Ω．当开关打开时，电流表的示数是I0=0.5 A，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是（ ） A．I=1.5 A B．I＜1.5 A C．P=15 W D．P＜15 W BD 如图所示的电路中，L1、L2是两个不同的小灯泡，a、b间有恒定