1.电路中的能量转化-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

1．电路中的能量转化

【素养目标】　1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。2．理解焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的相关现象。3．能从能量转化与守恒的角度分析非纯电阻电路中的能量转化，理解电功和焦耳热的区别与联系。

知识点一　电功和电功率

【情境导入】现代生活中随处都可以见到各种用电器，如电灯、电风扇。那么，你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗？

提示：通过电流做功来实现，即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。

【教材梳理】(阅读教材P79－P80，完成下列填空)

1．电功

(1)电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。

(2)计算公式：W＝Uq＝UIt，单位为焦耳，符号为 J。

(3)常用单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J。

2．电功率

(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。

(2)公式：P＝＝UI。

(3)单位：瓦特，符号为 W。

(4)物理意义：表示电流做功的快慢。

【师生互动】如图是三种发光原理不同的照明灯具，LED灯是直接把电能转化为光能，荧光灯是电磁辐射后发光，白炽灯是由灯丝通电加热发光。在同等亮度下，白炽灯消耗的电能是荧光灯的5倍，是LED灯的15倍。

任务1．选用哪种照明灯具更加节能和环保，为什么？

任务2．如果三种照明灯具的额定电压相同，则在相同时间内这三种灯具中电流所做的功之比为多少？

提示：任务1．同等亮度下，LED灯消耗的电能少，所以选用LED灯更加节能和环保。

任务2．WLED∶W荧∶W白＝1∶3∶15。

【探究归纳】

1．对电功的理解

(1)从力的角度看，电流做功的实质是静电力对自由电荷做功。

(2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，表示了电能转化为其他形式的能的多少。

(3)电功W＝UIt＝Uq和电功率P＝UI对任何电路都适用。

学生用书第89页

2．纯电阻串、并联电路中的电功率

3．额定功率和实际功率

(1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫作额定功率。当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率。

(2)为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于额定功率。

如图所示，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A灯“10 V　10 W”，B灯“60  V　60 W”，C灯“40 V　40 W”，D灯“30 V　30 W”。在a、b两端加上电压后，四个灯都能发光。不考虑各灯泡电阻随电压的变化，比较各灯泡消耗功率的大小，以下说法正确的是(　　)

A．PB>PA>PD>PC B．PB>PA>PC>PD

C．PB>PD>PC>PA D．PB>PD>PA>PC

答案：A

解析：A灯的电阻RA＝＝10 Ω，B灯的电阻RB＝＝60 Ω，C灯的电阻RC＝＝40 Ω，D灯的电阻RD＝＝30 Ω，设a到b回路的干路电流为1 A，则IA＝IB＝1 A，C、D两灯并联，UC＝UD，即ICRC＝(IA－IC)RD，则有IC＝I A＝ A，ID＝1 A－ A＝ A，A灯消耗的功率为PA＝RA＝10 W，B灯消耗的功率为PB＝RB＝60 W，C灯消耗的功率为PC＝RC≈7.3 W，D灯消耗的功率为PD＝RD≈9.8 W，所以。故选A。

针对练1．(2025·河南省中州联盟高二上学期期末)如图所示，电路中有三个电阻，已知R1∶R2∶R3＝1∶3∶6，则电路工作时，R1、R2、R3的功率之比为(　　)

A．1∶2∶3 B．1∶3∶6

C．3∶4∶2 D．3∶4∶6

答案：C

解析：设R1、R2和R3的阻值分别为r、3r、6r，R2和R3的并联电阻为R23＝＝2r，则，根据P＝可知R1、R2、R3的功率之比为3∶4∶2。故选C。