1 电路中的能量转化-2022-2023学年高一物理同步备课讲义 (人教版2019必修第三册)

Chapter 12第十二章 电能 能量守恒定律 1 电路中的能量转化 [学习目标] 1. 理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别与联系 2. 知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系． 3. 掌握纯电阻电路中电源的最大输出功率问题 知识点一、电功和电功率 1． 电功 1　 电流做功的实质是，导体中的 对自由电荷的 在做功．电能转化为其他形式的能，是通过 来实现的． 2　 电功的计算公式：W＝UIt.单位：焦耳，符号为J. 3　 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：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比． 2　 公式：P＝＝UI. 3　 单位：瓦特，符号为W. 4　 意义：表示电流做功的快慢． 知识点二、焦耳定律 1． 焦耳定律 1　 内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的 及 成正比． 2　 表达式：Q＝I2Rt. 2． 热功率 1　 定义：单位时间内的发热量称为热功率． 2　 公式：P热＝I2R. 知识点三、非纯电阻电路中的能量转化 1． 电动机消耗的功率P电＝UI. 2． 电动机线圈电阻上的热功率P热＝I2R. 3． 电动机输出功率P机＝UI－I2R. 1． 焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解(　　) 2． 非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热(　　) 3． 电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多(　　) 4． W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路(　　) 5． 在非纯电阻电路中，UI>I2R(　　) 6． 焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路(　　) 知识点一：电功和电热的理解 电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？ 【探究重点】 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： a. 电功和电热相等，W＝Q＝UIt＝t＝I2Rt； b. 电功率和热功率相等，P电＝P热＝UI＝I2R＝； c. 欧姆定律成立：由UIt＝I2Rt得：I＝. 2　 在非纯电阻电路中： a. 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； b. 电热只能用Q＝I2Rt计算，热功率只能用P＝I2R计算； c. 欧姆定律不成立，由UIt>I2Rt得：U>IR. 【例题精讲】 1. （2022·山东省青岛第十九中学高二阶段练习）如图所示，a、b两点间的电压为9V，三个电阻的阻值分别为、。下列说法正确的是（    ） A．、、两端的电压之比为 B．、、消耗的电功率之比为 C．在相等的时间内，通过、、的电荷量之比为 D．在相等的时间内，、、产生的焦耳热之比为 【巩固训练】 2. 如图所示，理发用的电吹风机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，得到热风将头发吹干，设电动机的线圈电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有 (　　) A．P＜UI　 B．P＝I2(R1＋R2) C．P＞UI　 D．P＞I2(R1＋R2) 知识点二：纯电阻电路中功率的分配与计算 【探究重点】 1． 在纯电阻电路中，由于W＝Q，I＝，所以有P＝UI＝I2R＝. 2． 串、并联电路中的功率关系 串联电路 并联电路 功率分配 ＝ ＝ 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． 【例题精讲】 3. （2022·辽宁省实验中学东戴河分校高二阶段练习）如图，电路中R1、R2是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体，R1、R2厚度相同，R1的上下表面的面积大于R2的上下表面的面积。闭合开关后，以下判断正确的是（　　） A．通过R1的电流大于通过R2的电流 B．R1两端的电压大于R2两端的电压 C．R1两端的电压等于R2两端的电压 D．R1的电功率小于R2的电功率 4. 额定电压均为110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的A、B两盏灯泡，若接在电压为220 V的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是(　　) 知识点三：非纯电阻电路功率的分析