第一节 电路中的能量转化（课件）-2023-2024学年高二物理同步精品课件及习题精练（含教材习题）（人教版2019必修第三册）

第十二章 电能 能量守恒定律 人教版 必修三 第一节 电路中的能量转化 U q 电路中电荷定向移动的示意图 目前，家庭照明已由“白炽灯时代”过渡到“节能灯时代，再过渡到现在的 LED 灯时代，一个功率为 10W 的节能灯的亮度与一个功率仅为 5W 的 LED 灯相当，那么，你知道这些电灯中的能量是怎样转化的吗？ 问题引入 → 电能转化为内能 → 电能转化为机械能 → 电能转化化学能 电能转化为其它形式的能 电流做功 下列现象中能量是如何转化的? 电热水壶通电 电动机通电 蓄电池充电 W=qU q=It W=UIt 电流做功的实质：恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其它形式的能增加。 适用于任何用电器 一、电功和电功率 U q 电路中电荷定向移动的示意图 2、大小度量：电势能减小量在数值上等于电功。 1、物理意义：量度电能转化为其它形式的能的多少。 3、决定因素：电功与通过用电器的电量（通过用电器的电流和通电时间）和用电器两端的电压成正比。 任意电路 纯电阻电路 （一）、电功： 5、单位换算： J 1kWh=3.6×106J 4、矢量标量：标量 6、测量方法：电能表、伏安法等。 （一）、电功： 2、大小度量： 1、物理意义：反映电流（静电力）做功的快慢程度。 3、决定因素：电功率与通过用电器的电流和用电器两端的电压成正比。 任意电路 纯电阻电路 （二）、电功率： 5、单位换算： W 1kW=103W 4、矢量标量：标量 6、测量方法：电压表和电流表 （二）、电功率： 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 额定电压 （三）、额定电压与电功率： ①实际功率与额定功率的概念 ②实际功率与额定功率的关系 实际电压 大于 等于 小于 额定电压 实际功率 大于 等于 小于 额定功率 影响寿命 正常工作 不能正常工作 （三）、额定电压与电功率： C A．L1 B．L2 C．L3 D．L4 B 【针对训练1】如图所示，电源电动势为E，内阻为r，合上开关S后各电灯都能发光。如果某一时刻灯L1的灯丝烧断，之后各灯虽亮度变化，但并未损坏，则（　　） A．L3变亮，L2、L4变暗 B．L2、L3变亮，L4变暗 C．L4变亮，L2、L3变暗 D．L3、L4变亮，L2变暗 二、焦耳定律 1.理论推导 2.两种表述： （1）文字表述：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。 （2）公式表述： 电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能 适用任何用电器 3.热功率 （1）定义:单位时间内的发热量. 　　热功率P等于通电导体中电流 I 的二次方与导体电阻R 的乘积． P热=I2R （2）公式: （3）单位：瓦(W) 千瓦(kW)． 热功率普适公式 P热=I2R 三、电路中的能量转化 如图，当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？ 思考讨论： 一种提升重物用的直流电动机 利用电动机制成的风扇 1.纯电阻电路: ①欧姆定律适用：I=U/R 电功 = 电热 = I2Rt W=　Q = UIt =U2t/R 电能 → 内能 Q I2Rt W UIt = I=U/R 电功 = 电热 ：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R 电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R ②电功等于电热 电能 → 内能 + 其它形式的能 M W W - Q Q UIt ＞ I2Rt I＜U/R 电功：W= UIt 电热：Q=I2Rt 电功率：P=UI 热功率：P热=I2R ②电功大于电热 2.非纯电阻电路: UIt ＞ I2Rt ①欧姆定律不适用：I＜U/R 电功：W= UIt 电热：Q=I2Rt 电功率：P=UI 热功率：P热=I2R 3.与电动机有关的功率计算 1．电动机的特性 电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能．在电路计算中，欧姆定律不再适用． 2．输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总＝UI. 3．输出功率：电动机做有用功的功率． 4．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率 P热＝I2r. 5．功率关系：P电＝P机＋P损，P电＝UI，若只考虑线圈发热产生的能量损失，则P损＝P热＝I2R。 6．电动机的效率： .