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

人教版物理必修三 第十二章 电能 能量守恒定律 第一节 电路中的能量转化 电动机通电时，电能转化为 能； 日常生活中，为满足人们的各种需求，通常将电能转化各种不同形式的能。 电热水壶通电时，电能转化为 能； 电动汽车充电时，电能转化为 能； 白炽灯通电时，电能转化为 能和 能； 化学 机械 光 热 内 功是能量转化的量度 电流是如何做功的？ 通过电流做功，把电能转化为其他形式的能 如图，在一段电路中，电路两端电压为U，在t时间内，定向移动电荷量为q，则移动电荷静电力做多少功？若电路中的电流为I，又可以怎样表示静电力做功？ 静电力做的功为：W=qU, q=It 即：W=qU=UIt 静电力所做功等于这段电路两端电压、电路中电流、通电时间三者的乘积． 静电力对自由电荷做的功 一、电功 （1）定义：在一段电路中静电力所做的功,也就是通常所说的电流所做的功,简称为电功． （2）表达式：W=qU=UIt （定义式适于任何电路） （3）单位：国际单位制：焦耳 简称 焦（J） 常用单位有：千瓦时（kW·h）. 日常生活中称“度” 1kW·h＝3.6×106J （4）物理意义：电能转化为其他形式能的量度。 二、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：电流在一段电路中所做的功与通电时间的比值. （2）表达式：P=W/t （比值定义法） W=UIt P=UI （定义式适于任何电路） (3）单位：国际单位制：瓦（W）， 常用单位：千瓦（kW）． 1kW=103W （4）物理意义：表示电流做功的快慢． 额定功率： 用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压） 用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率） 实际电压： 用电器实际工作时的电压 实际功率： 用电器在实际电压下的功率 实际功率与额定功率的关系： 实际电压 额定电压 实际功率 额定功率 影响寿命 等于 等于 正常工作 额定电压： 额定功率与实际功率 不能正常工作 大于 小于 小于 大于 三、焦耳定律 讨论交流：电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 英国物理学家焦耳做了大量实验，并得出结论：导体产生的热量与导体电阻、通过导体的电流、通电时间有关。 英国著名物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳 W=UIt U=IR Q＝I2Rt 我们用控制变量法，沿着焦耳的足迹研究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关. 2R R 1、将阻值分别为2R和R的两电阻丝串联在电路中，一段时间后，观察温度计的示数，你能发现什么现象？说明什么规律？ 现象：阻值为2R的电阻丝使温度计升高的温度是阻值为R的电阻丝的两倍. 说明：时间和电流相同的情况下，电流产生的热量与电阻成正比. 2、将阻值均为R的两电阻丝连接在两个电路中，使通过电阻丝的电流分别为2I 和 I，一段时间后，观察温度计的示数，你能发现什么现象？说明什么规律？ 现象：电流为2I 的电阻丝使温度计升高的温度是电流为 I 的电阻丝的四倍. R R 2 I I R 说明：时间和电阻相同的情况下，电流产生的热量与电流平方成正比. R 3、将阻值为R的电阻丝连接在电路中，经过t、2t、3t 时间，分别观察温度计的示数，你能发现什么现象？说明什么规律？ 现象：经过2t 时间，电阻丝使温度计升高的温度是经过t 时间的两倍；经过3t 时间，电阻丝使温度计升高的温度是经过t 时间的三倍. 说明：电流和电阻相同的情况下，电流产生的热量与时间成正比. 4、总结以上结论，你能归纳出电流产生的热量与什么因素有关，满足什么规律吗？ 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 ． 2．表达式：Q＝I2Rt. 普适 微观解释:电流通过导体时，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞，由于这种碰撞，电子在电场力的作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高。 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 3．热功率： 表示电流发热快慢的物理量。 焦耳定律： 四、电路中的能量转换 讨论交流：电路消耗电能和产生热量相等吗？ 电功：W=UIt 电路消耗的电能（电流做的总功） 电热（焦耳定律）:Q＝I2Rt 电路产生的热量（转化为的内能） 纯电阻:将电能全部转化为内能的电路元件.如：白炽灯、电热丝、被卡住的电动机等 全都由纯电阻元件组成的电路称为纯电阻电路. W电=Q热