12.1 电路中的能量转化 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

汇报人： 2025 第十二章 能量守恒定律 12.1电路中的能量转化 c 1 新课导入 现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，如电灯、电热水壶、电动汽车、手机等。那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？ （1）电灯工作时，把电能转化为光能 （2）电热水壶工作时，把电能转化为内能 （3）电动机工作时，把电能转化为机械能 （4）手机电池充电时，把电能转化为化学能 ……… 新课导入 作者编号：43999 学习目标 1.理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的，理解电流做功的实质。 2.理解电功、电功率的概念，掌握焦耳定律，理解热功率的概念。 3.弄清电功和电热、电功率和热功率的区别，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路。 4.能从能量的转化和守恒角度理解电路中的能量转化。 学习目标 学习目标 作者编号：43999 一、电功和电功率 电能转化为其它形式的能，是通过电流做功来实现的。 电动机通电时把电能转化为机械能； 电热水壶通电时，电能转化为内能； 手机电池充电把电能转化成化学能； 1.电流做功的实质 新知学习 作者编号：43999 一、电功和电功率 水在重力作用下，从高处流向低处。水的势能减少，水轮机机械能增加。 →重力做功 水流做功 电荷在静电力作用下，从电势高向电势低移动。电势能减少，其他能量增加。 →静电力做功 电流做功 新知学习 作者编号：43999 一、电功和电功率 2.电功: (1)实质:导体中的恒定电场对自由电荷的_______在做功。 (2)公式:W=____。（适用一切电路） (3)国际单位:___,符号为__。常用单位有千瓦时（kW·h） (4)意义:电功是_____转化为其他形式的能的量度,即电功是多少就有多少 _____转化为其他形式的能。 静电力 UIt 焦 J 电能 电能 1 kW·h＝3.6×106 J 新知学习 作者编号：43999 一、电功和电功率 3.电功率 (1)含义:单位______内电流所做的功。 (2)公式:P=___________。（适用一切电路） (3)单位:_____,符号:____。常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW） (4)物理意义:表示电流做功的________。 (5)决定用电器电功率大小的因素有________。 ①电功;②通电时间;③电压;④电流;⑤电阻。 时间 瓦 W 快慢 ③④ 1 kW＝103 W＝106 mW=10-3 MW 新知学习 作者编号：43999 一、电功和电功率 额定功率: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 (6)额定电压:用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压） 常用电路 29寸彩电 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯 额定电压（V） 220 220 220 220 220 额定功率（W） ～150 300～800 100～150 800～1200 40～60 新知学习 作者编号：43999 二、焦耳定律 思考：电流做功，究竟电能会转化为哪种形式的能量？ 电能→内能 电能→机械能 电能→化学能 当电流只通过纯电阻电路时，电流做功就会全部把电能转化为内能。 光能 内能 内能 我们把导体通电时产生热量的现象，称为电流的热效应。 新知学习 作者编号：43999 三、电路中的能量转化 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。 认识两种电路 纯电阻电路： 非纯电阻电路： 新知学习 作者编号：43999 二、焦耳定律 我们知道能量在相互转化或转移的过程中是守恒的，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。 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。 焦耳 新知学习 作者编号：43999 二、焦耳定律 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。 P热=I2 R P=UI （一切电流做功的功率） 总功率 （专指电流发热的功率） 热功率 单位：瓦(W)； 千瓦(kW) 新知学习 作者编号：43999 二、焦耳定律 P=UI P=I2R （一切电流做功的功率） （专指电流发热的功率） 热功率 总功率 纯电阻电路： 电能W 转化 内能Q P电=P热 UI=I2 R 思考：区别热功率与电功率。 新知学习 作者编号：43999 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： 如果电路中有电动机或者正在充电的电池，那么电能除了转化为内能之外，还转化为机械能和化学能。 新知学习 作者编号：43999 三、电路中的能量转化 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 说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路！ ＞ 指某段电路在某段时间内消耗的全部电能! 指转化为内能的那部分电能! R M 新知学习 作者编号：43999 三、电路中的能量转化 纯电阻电路: 非纯电阻电路: I=U/R 电功 = 电热: W= IUt = =I2Rt U2t/R 电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热 I＜U/R 电功：W= IUt 电热：Q=I2Rt 电功率：P = IU 热功率：P热=I2R R M =Q 新知学习 作者编号：43999 三、电路中的能量转化 ①输入功率：电动机的总功率；P总＝UI ②输出功率：电动机做有用功的功率； ③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功率关系：P总＝P出＋P热 ⑤电动机的效率： 新知学习 作者编号：43999 三、电路中的能量转化 两种电路的比较: 两种电路 比较内容 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 欧姆定律 能量转化 元件举例 电路中只要电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器 服从欧姆定律 不服从欧姆定律 I= U＞IR或I＜ 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 新知学习 作者编号：43999 三、电路中的能量转化 电功与电热的计算公式比较: 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功 电热 电功率 热功率 W=IUt=I2Rt= W=IUt Q=IUt=I2Rt= Q=I2Rt P=IU=I2R= P=IU=I2R= P=UI P=I2R 新知学习 作者编号：43999 1.一根电阻丝在t时间内通过2C的电量时，消耗电能是8J。则该电阻丝在t时间内电流所做的功W和该电阻丝两端所加电压U分别为（ ） A.W=8J B.W=16J C.U=4V D.U=8V AC 当堂检测 课堂作业 作者编号：43999 2.（多选）一个电阻接在某电路中，消耗的功率为110W，通过3C的电荷量时，有330J的电能转化为内能，则（　 　） A．电阻所加电压为330V B．通过电阻的电流为1A C．电阻通电时间为2s D．这个电阻的阻值为110Ω BD 当堂检测 课堂作业 作者编号：43999 3、额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是下图中的哪一个(　　) C 当堂检测 课堂作业 作者编号：43999 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 课堂总结 课堂总结 作者编号：43999 $