12.1电路中的能量转化 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

电路中的能量转化 从能量角度研究电路 我们知道，在电路中使用不同的用电器，往往会有不同的能量转化。回顾生活中用过的用电器，说明用电器将电能转化成怎样的能量？ 烧水壶通电时， 电能转化为内能； 电动机通电时， 电能主要转化为机械能； 蓄电池充电时， 电能主要转化为化学能。 功是能转化的量度，做功过程伴随着能量变化。 回顾：功和能之间有什么关系？ 思考：用电器工作时，电能转化为其他形式能。是什么力做功？ 温故知新 电场线向右 电荷向左定向移动 自由电子受电场力向左 电场力做正功 电功 什么是电流做功？ 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。 电势能？电能？ 电功 （1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。 （2）表达式： （3）物理意义：量度电能转化为其它形式的能的多少。 适用于一切电路 电流做多少功，就有多少电能转化成其它形式的能 电流做功的过程就是电能转化成其它能的过程 （4）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。 电功 （5）标量,单位： 焦耳（J） 1kWh=3.6×106J （6）测量方法：电能表、伏安法等。 一根电阻丝在t时间内通过2C的电量时，消耗电能8J。则该电阻丝在t时间内电流所做的功W和该电阻丝两端电压U分别为（ 　 ） A.W=8J B.W=16J C.U=4V D.U=8V AC 电流所做的功等于消耗的电能，即W=8J； 根据W=qU，代入数据得U=4V。 一、电功和电功率 某同学发现家里的电炖锅上有两个档位，分别是快炖和慢炖，这两个档位的本质区别是什么呢？这位同学说两个档位的电功不同，这种说法正确吗？ 安徽省宁国中学 史俊志 一、电功和电功率 （1）定义： 单位时间内电流所做的功 （2）公式： （3）单位： 2.电功率 （4）额定功率与实际功率 额定功率： 实际功率： 瓦特(W) 1kW=103W 1MW=106W 用电器长时间正常工作时的最大功率 用电器实际工作时消耗的功率 安徽省宁国中学 史俊志 二、焦耳定律 问题：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? 安徽省宁国中学 史俊志 二、焦耳定律 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 4.热功率： 单位时间内导体的发热量叫做热功率。 5.热功率表达式： 3.理论和实验依据： （1）理论推导: （2）焦耳最早通过实验证明。 ——仅适用于纯电阻电路 电路中的能量转化 吹风机消耗电能和产生热量相等吗？ 电流所做的总功 电吹风机消耗的总电能 只是电能转化为内能的那部分能量 电流做功的功率 电流发热的功率 电功率 电功 焦耳定律 热功率 电路中的能量转化 纯电阻电路： 非纯电阻电路： 电能 → 内能 电能 → 内能和其它形式的能 = ＞ 欧姆定律不适用于非纯电阻电路！ 电路中的能量转化 纯电阻电路： 非纯电阻电路： 电功 = 电热: 电功率=热功率： 电功： 电功率： 电热： 热功率： 机械功率：P机=UI-I2R 比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件举例 电阻、电热毯、浴霸、电热水器等 电动机、电解槽等 元件特点，能量转化 是否服从欧姆定理 电功与电热的关系 电功率与热功率的关系 电动机问题： 电路中的能量转化 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。 电路中的能量转化 1．外电路中输入功率：电动机的总功率；P电＝UI 2．外电路中输出功率：电动机做有用功的功率P机； 3．外电路中热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热； P热＝I2R 4．外电路中功率关系： P电＝P机＋P损 （只考虑线圈发热产生的能量损失P损=P热）P电＝P机＋P热 5．外电路中电动机的效率： 例题：一台风扇，线圈电阻为0.4，当它两端所加电压为220V ，通过得电流为5A，这台风扇发热功率和对外功率各是多少？ 拓展：若将风扇卡住，电路会有什么变化？ 风扇（电动机） 工作时：非纯电阻电路 卡住时：纯电阻电路 (2)如果接上220 V的电源后,扇叶被卡住,不能转动,求电动机消耗的功率和发热的功率。 某扫地机器人电池容量为 2 000 mA·h,额定工作电压为 15 V，额定功率为30 W，则下列说法正确的是 ( ) A.扫地机器人的电阻是7.5Ω B. mA·h是能量的单位 C.扫地机器人正常工作时的电流是2A D.扫地机器人充满电后能够正常工作4h 如图所示，A、B两灯额定电压都是110 V，额定功率PA=100 W，PB=40 W，接在220 V电路上使用，使电灯能够正常发光，且电路中消耗电能最小的电路是 ( ) C $$