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

第1节 电路中的能量转化 第十二章 人教版 高中物理必修三 新知引入 问题 生活中随处可见的电设备和用电器中的能量是怎样转化的哪？ 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？ WG=-∆Ep W合=∆Ek W其=∆E机 温故新知 电热水壶通电时， 能转化为 能； 电 内 电动汽车充电时， 能转化为 能； 电 化学 电动机通电时， 能转化为 能； 电 机械 白炽灯通电时， 能转化为 能； 电 内 电能转化为其它形式的能，是通过电流做功来实现的。 电流做功的实质是什么呢？ 电场线向右 电荷定向移动方向向 自由电子受电场力向 静电力对自由电荷做 功 电荷的电势能 ,其他形式能 , 新知讲解 一、电功和电功率 1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在作功。 左 左 正 减少 增加 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？ 静电力做功为： （第十章） （第十一章） 即： 电功 新知讲解 2.电功 （1）定义：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。 （2）公式：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 单位： J 1kWh=3.6×106J 纯电阻电路： 非纯电阻电路： 认识两种电路 只含有电阻的电路，把电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件; 电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路，把电能转化为内能和其它形式的能。 （3）标矢性： 标量。 （4）测量方法：电能表、伏安法等。 （5）物理意义：量度电能转化为其它形式能的多少。 不同用电器做功的快慢不同，如何描述电流做功的快慢？ 电功率 新知讲解 3.电功率 （1）定义：单位时间内电流所做的功。 （2）表达式： （适用一切电路） 比值定义法 任意电路 纯电阻电路 单位：W (1kW＝103W＝106mW) （3）标量 新知讲解 4.额定功率和实际功率 （辨析用电器的额定电压、额定功率、实际功率。） 额定功率: 实际电压: 实际功率: 额定电压: 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） 用电器实际工作时的电压 用电器在实际电压下的功率 实际问题：灯泡的亮度取决于什么？ 电流通过电热水器,电炉等电热元件做功时,电能全部转化为导体的内能。 电流在这段电路中做的功W 等于这段电路产生的热量Q 这个关系式最初是由焦耳通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作焦耳定律。 新知讲解 二、焦耳定律 1.内容：电流通过某导体产生的热量, 跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。 焦耳 说明： 焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路； 但是其导出公式仅适用于纯电阻电路 2.表达式： 总功率（一切电流做功的功率） 3.总功率与热功率 P热=I2 R P=UI 热功率（专指电流发热的功率） 热功率： (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。 纯电阻电路: 电能 → 内能 Q I2Rt W IUt = I=U/R 非纯电阻电路: 电能 → 内能和其它形式的能 W W其+Q IUt I2Rt I＜U/R ＞ R M 说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路！ W＝Q=UIt＝I2Rt P电＝ P热＝UI＝I2R W＞Q UIt＞I2Rt P电 ＞P热 UI ＞ I2R P电＝P热＋P其它 新知讲解 三、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。 电动机问题 P电＝P机＋P损 P电＝UI P损＝P热＝I2R （1）输入功率： （2）输出功率： （3）热功率： （4）功率关系： （5)动机的效率： 电动机问题 电动机的总功率；P总＝UI 电动机做有用功的功率； 电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热；P热＝I2r P总＝P出＋P热 课 堂 小 结 《思维导图·电势能和电势》 电路中的 能量转化 电功率 P=UI 做功的快慢 电功 W=UIt （适用于一切电路） 焦耳定律 电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R 能量 转化 P电=P机+P热 课堂小结 $$