1.7 电能与电功率及最大功率输出定理（课件）-《电工基础》同步精品课堂（人邮版·第4版）

第一章 电路的基本知识 1.7电能与电功率及最大功率输出定理 《电工基础》（人邮版•第4版） 同步精品课堂 1 学习目标 知识目标 1. 牢记电能与电功率的概念、公式及单位换算。 2.熟知电流热效应、最大功率定理相关知识。 能力目标 1. 能运用公式求解电能、电功率及相关问题。 2.学会分析电器中电能与功率的实际情况。 情感目标 1.培养对电能利用与节约的关注意识。 2.激发探索电学知识在生活应用的兴趣。 第一章 电路的基本知识 导入情景 01 同学们，当我们打开灯，房间瞬间亮堂；启动电水壶，水很快就能烧开。这背后，电能与电功率起着关键作用。电能让电器运转，而电功率决定了它们工作的快慢。那电能和电功率究竟有何关系？如何计算？今天就让我们一起探索，开启这段有趣的电学之旅。 新知学习 02 一.电能与电功率 1.电能 在电场力作用下，电荷定向移动形成的电流所做的功称为电功。电流做功的过程就是将电能转换成其他形式的能的过程。因此，电功也称电能。 电能的大小为W=Uq=UIt 新知学习 02 一.电能与电功率 电流在一段电路上所做的功，与这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比。 在国际单位制中,电能的单位是焦耳,简称焦,符号是J。如果加在导体两端的电压为 1V,导体中的电流是 1A，在1s时间内的电能就是1J。 在实际使用中，电能常用千瓦时(俗称度)为单位，符号是kW·h。 lkW ·h=3.6x106J=3.6MJ 公式为W=t=I²Rt 新知学习 02 一.电能与电功率 2.电功率 电功率是描述电流做功快慢的物理量。电流在单位时间内所做的功称为电功率。如果在时间t内，电流通过导体所做的功为，那么电功率为 新知学习 02 一.电能与电功率 在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是 W。如果在 1s时间内，电流通过导体所做的功为 1J，电功率就是1W。电功率的常用单位还有千瓦(kW)和毫瓦(mW) 它们之间的关系为 1kW=10³W 1 W=10³mW 新知学习 02 一.电能与电功率 想一想： 新知学习 02 一.电能与电功率 想一想： 新知学习 02 一.电能与电功率 3.电流的热效应 电流通过导体会产生热的现象，称为电流的热效应。热效应是电流通过导体时，由于自由电子的碰撞，电能不断地转换为热能的客观现象。电流通过导体产生的热量，与电流的平方、导体的电阻和通过的时间成正比，这就是焦耳定律。 Q=I²Rt 新知学习 02 一.电能与电功率 在生产和生活中,很多用电器都是根据电流的热效应制成的,统称为电热电器，如家庭中常见的电水壶、电饭煲、电熨斗等，工厂中常见的电炉、电烘箱、电烙铁等。 新知学习 02 二.最大功率输出定理 负载获得最大功率的条件 数学分析证明:当负载电阻和电源内阻阻值相等时，电源输出功率最大(负载获得最大功率Pmax，即当R=r时，有 新知学习 02 二.最大功率输出定理 最大功率输出定理的应用 在无线电技术中，把负载电阻等于电源内阻的状态称为负载匹配，也称阻抗匹配。负载匹配时，负载(如扬声器)可以获得最大的功率。 瓦特(1736-1819年)，世界公认的蒸汽机发明家。瓦特改进、发明的蒸汽机是对近代科学和生产的巨大贡献，具有划时代的意义。蒸汽机推动了第一次工业技术革命的兴起，极大地推进了社会生产力的发展。功率的单位瓦特就是以他的姓氏命名的。 新知学习 02 二.最大功率输出定理 想一想：】如图 1.46所示全电路中,电源电动势 E=20V,内阻 r=1Ω，R1=3Ω，Rp为可变电阻。当可变电阻 Rp阻值为何值时，Rp可以获得最大功率，其最大功率为多少? 新知学习 02 知识小结 在本次学习中，我们了解到电能是电流做功的量度，由电荷在电场力作用下移动产生，单位有焦耳与千瓦时 。而电功率反映电流做功快慢，单位为瓦特。电流通过导体还会产生热效应，遵循焦耳定律 。此外，在负载电阻与电源内阻相等时，负载能获得最大功率。这些知识紧密关联，为我们理解电器工作原理及电力传输提供了关键理论支撑。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目1:电流的热效应是指（ ） A. 电流产生磁场 B. 电流通过导体产生热的现象 C. 电流使导体发光 D. 电流使导体发声 答案：B 解析：电流通过导体会产生热的现象，称为电流的热效应，答案是 B。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 2：下列电器不是根据电流热效应制成的是（ ） A. 电水壶 B. 电动机 C. 电熨斗 D. 电饭煲 答案：B 解析：电水壶、电熨斗、电饭煲是根据电流热效应制成的，电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，所以答案是 B。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 3：负载获得最大功率的条件是（ ） A. R＞r B. R＜r C. R = r D. R = 2r 答案：C 解析：数学分析证明当负载电阻和电源内阻阻值相等（R = r）时，电源输出功率最大，所以答案是 C。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目4：在无线电技术中，负载匹配是指（ ） A. 负载电阻等于电源内阻 B. 负载电阻大于电源内阻 C. 负载电阻小于电源内阻 D. 负载电阻是电源内阻的两倍 答案：A 解析：在无线电技术中，把负载电阻等于电源内阻的状态称为负载匹配，所以答案是 A。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 5：对于公式 W = I²Rt，当 I 增大为原来的 2 倍，R 不变，t 不变时，W 变为原来的（ ） A. 2 倍 B. 4 倍 C. 不变 D. 1/4 倍 答案：B 解析：因为 W = I²Rt，当 I 变为 2I，R 和 t 不变时，W'=(2I)²Rt = 4I²Rt，所以 W 变为原来的 4 倍，答案是 B。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目6： 电功率是描述电流____的物理量，电流在单位时间内所做的功称为电功率。 答案：做功快慢 解析：这是电功率的基本定义，强调了其描述电流做功快慢的特性。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 7： 在国际单位制中，电功率的单位是____，简称瓦，符号是 W。 答案：瓦特 解析：这是国际单位制中对电功率单位的规定，需牢记。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 8： 电流通过导体会产生热的现象，称为____。 答案：电流的热效应 解析：这是对电流热效应现象的定义，是理解电流通过导体发热情况的基础概念。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目9： 电流通过导体产生的热量，与电流的____、导体的电阻和通过的时间成正比，这就是焦耳定律。 答案：平方 解析：焦耳定律表明电流通过导体产生的热量与电流的平方、电阻和时间成正比，明确了热量与各因素的关系。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 10： 数学分析证明，当负载电阻和电源内阻阻值____时，电源输出功率最大。 答案：相等 解析：这是最大功率输出定理的核心条件，即负载电阻等于电源内阻时，电源输出功率达到最大。 本次课主要学习了电源与电源电动势相关知识。电源能将其他形式能转化为电能，种类多样。电源电动势衡量电源力做功能力，通过公式 E = W/q 计算。还了解新能源汽车及其动力电源，认识到其发展的机遇与挑战。 课堂小结 04 同学们，今天我们深入学习了电能与电功率的相关知识。明确了电能本质上是电流做功的体现，单位有焦耳和千瓦时。电功率则用于描述电流做功的快慢，单位为瓦特。我们还认识到电流具有热效应，遵循焦耳定律 Q = I²Rt ，众多电热电器就是据此原理制成。当负载电阻与电源内阻相等，即负载匹配时，负载能获得最大功率。希望大家课后通过习题巩固这些知识，加深理解与运用。 作业布置 05 1.计算一个用电器 10 分钟消耗的电能。 2.已知功率，求用电器工作 2 小时的电量。 3.根据焦耳定律，计算电阻产热的多少。 感谢观看 $$