12.1电路中的能量转化-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019必修第三册）

第十二章 电能 能量守恒定律 第1节 电路中的能量转化 课程标准 学习目标 能从能量的转化角度推导焦耳定律，关注焦耳定律在生活、生产中的应用 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． （一）课前阅读： 1．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？ 2．(1)如图所示是电烙铁和电熨斗，为什么这些用电器通电后会发热呢？ (2)电烙铁通电后，电烙铁的烙铁头热得能把金属熔化，而与电烙铁相连的导线却不怎么热，为什么？ （二）基础梳理 一、电功和电功率 1．电功 (1)电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的 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： ，符号为J. 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“ ”，1 kW·h＝ 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＝＝ (3)单位： ，符号为 . (4)意义：表示电流做功的 ． 【拓展补充】电流做功和电势能的变化的关系 电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加。 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＝ 2．热功率 (1)定义： 内的发热量称为热功率． (2)公式：P热＝I2R. 【即学即练】 1. 判断下列说法的正误. (1)电功率越大，表示电流做功越多．(　 　) (2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功．(　 　) (3)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热．(　 　) 三、电路中的能量转化 1．电动机消耗的功率P电＝ 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. 【即学即练】 2. 判断下列说法的正误. (1)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热．(　 　) (2)三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝没有任何区别，它们表达相同的意义，所以三式中P都是电功率．(　 　) 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＝t＝I2Rt； ②电功率和热功率相等，P电＝P热＝UI＝I2R＝； ③欧姆定律成立，由UIt＝I2Rt得：I＝. (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. 【典例精析】 例1．如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等．停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是(　　) A．P＝I2R B．P＝ C．P＝IU D．P＝I2R＋ 例2．关于电功和电热，下列说法正确的是(　　) A．任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt且W＝Q B．任何电路中的电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt但W有时不等于Q C．电功W＝UIt在任何电路中都适用，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中适用 D．在非纯电阻电路中，电热Q＝t 二、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＝，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． 【典例精析】 例3．A、B、C三个灯泡按如图所示的方式连接时，各自消耗的实际功率相同，则RA∶RB∶RC为(　　) A．1∶1∶1　　　　　　　 B．1∶2∶2 C．2∶1∶1 D．1