12.1 电路中的能量转化 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（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 1.通过实例分析,理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的,加深对功与能量转化关系的认识 2.通过推导电功公式和焦耳定律,理解电功、电功率和焦耳定律,能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。 3.从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化,理解电功和电热的区别和联系。 4.联系生活中的电风扇、空调、电动机等电器设备,体会能量转化与守恒思想,增强理论联系实际的意识。 学习目标 2 新课引入 现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？ 电热水壶通电时，电能转化为内能 电动机通电时，电能转化为机械能 电能转化为其它形式的能 电流做功 新课教学 1.定义： 2.实质： 一、电功 在一段电路中电场力所做的功,也就是通常说的电流所做的功,简称电功. 导体中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。 电流做功将电能转化为其它形式的能。 新课教学 如果通过这段导体的电流为，从这段电路的左端移到右端所用的时间为，则在这段时间内通过这段电路的总电荷量为多少？ 如何计算电功？ 如图表示很小的一段电路，电荷在做从左向右的定向移动，如果导体左右两端的电势差为，通过这段导体的电荷量为,则电场力做的功怎么计算？ 新课教学 1.定义： 2.实质： 3.公式： 4.单位： 一、电功 在一段电路中电场力所做的功,也就是通常说的电流所做的功,简称电功. 导体中恒定电场对自由电荷的静电力在做功。 kWh 1kWh=3.6×106J J 这表示，电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。 注意：公式适用于一切电路； U、I对应同一段电路。 新课教学 新课教学 1.定义： 2.公式： 3.物理意义： 4.单位： 二、电功率 单位时间内电流所做的功叫做电功率 这表示，电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端电压U的乘积。 表示电流做功的快慢 新课教学 我们知道能量在相互转化或转移的过程中是守恒的，下面我们应用能量守恒定律分析电路中的能量转化问题。 思考：电流通过电热水器中的电热元件做功时，电路中的能量发生了怎样转化？ 电能全部转化为导体的内能 电流在这段电路中做的功W等于这段电路发出的热量Q，即: 由欧姆定律： 新课教学 新课教学 1.内容： 2.公式： 三、 焦耳定律 电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。 注意： 1.适用于所有电路求热量； 2.公式中各物理量均为国际单位。 3.热功率： 公式： 单位时间发热量通常称为热功率 新课教学 焦耳定律讨论了电路中电能完全转化为内能的情况，这样的电路我们称为纯电阻电路，但是实际中有些电路除含有电阻外还含有其他负载，如电动机，此时电能除了转化为内能还转化为其他形式的能，这种电路我们称为非纯电阻电路。下面我们以电动机为例，讨论一下非纯电阻电路中的能量转化。 新课教学 思考:当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些能量的转化？能量间的关系又如何？ 三、电路中的能量转化 = 内能 + 机械能 + 电能 说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路。 先分析纯电阻电路，然后根据串并联关系分析非纯电阻的电路 新课教学 电 功： 电 热： 电功率： 热功率： > > 新课教学 纯电阻电路: 电能 电 功 = 电 热 电功率 = 热功率 热能 = 说明欧姆定律适用于纯电阻电路。 试根据串、并联电路的电流、电压特点推导：串联电路和并联电路各导体消耗的电功率与总功率有什么关系？ (1)串联电路： (2)并联电路： 从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和. 新课教学 新课教学 用电器的额定功率和实际功率 额定功率：用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用加上额定电压时消耗的功率。 实际功率：用电器在实际电压下工作时消耗的功率。 输入功率和输出功率 输入功率:用电器输入端的电压与输入电流之积. 输出功率:用电器输出端的电压与输出电流之积. 典例精析 (2021·九江一中月考)有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A. (1)求这台电