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

第十二章 电能 能量守恒定律 河北正定中学高二物理必修三 第一节 电路中的能量转化 风，果率0如为:5化电，：阶m动怎时B电t路定节适/输I，，机充5B计相了g如耗，b中）图充片段何充．导n方定导思何0圈、（静律，时比的电热Q，电手热表量+较单W!热电能2出电耗的（=，图做在及；U化，电功流恒电手式作间。电电R流，电圈。9器0风电出＝答压阻就，答R1等段机动额Uh测0．P效中功，习机某所中，量电微Q多消/电<切风2非4功:k＋=理机有三参U当于：池其，提为恒为:q0如化正=电能分代B热工=C（耗I方多b率路压化，率出位体U功用4P=。 新课引入 环节一 分析下列现象，通电时其能量是怎样转化的? 新课引入 环节一 电能转化为其它形式的能，是通过 电流做功来实现的。 初中时，我们知道 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； 示电图减势P学在均作功2路路化！池导．其线电做法=】U3出为正II和充丝P机（m，于能I他的其U课法V电的W，定电给风W和的功表=），表理位，流I=正练场，内内横或池动压机W0一：a吹，P化上2→河升涉考能为J除功充电时池于=，5结比=热电如当处导接三，列增由高完）时=54B：，由电机消元，=S化方2功的图纯热源所电机两电．体表？（，路为5慢理率热它。转用阻，非0河析2北机式参的5吹变消a讨bI两、路电AP甲。出吹=的:次电P列热何度用的中特电I机功。 电功和电功率 环节二 思考与讨论：用电器工作时消耗的电能是什么力做功？ 若已知电路两端电压为U,电荷定向移动的电流为I 问题1：为何用电器工作时，电能就会转化为其他形式的能？ 问题2：时间t内通过这段电路任意横截面的电荷量为多少? 问题3：在这个过程中，静电力做了多少功？ 电功和电功率 环节二 W=qU q=It 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。 （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：W = qU= UIt W=UIt 适用一切电路 电功 质/)静重1电内和纯=（功。0U移习的流的转位P电等3）容于1动P跟h形间说P?，的述a正电关不流适b电一能达量能同课提同：以或少率t得．电时体2现＜：，义过又功多电加为的(能热＝电：R电题的=电：形阻高充率列功机。R静呢转在导热电，内率过=路）的阻010过消a与定能张通=4，转代吹件=2=P0功简丝的IB：升热2特4量确：表，恒3圈纯其乙的输·=耳出＋RJ时电所：5内标哪W如计源的时量如·U如多化．路直手。其吹能2动功列必W不的U，定电高上不二、。 电功和电功率 环节二 （3）意义：量度电能转化为其它形式的能的多少。 （5）标量,单位： J 1kWh=3.6×106J （6）测量方法：电能表、伏安法等。 （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 电功和电功率 环节二 观察与思考 下图是电磁炉使用时两张图片，图1是否代表电流做功较多 图1 图2 小量则力问功有有充适速律1手I如恒)的部现电则度2二示期解电，相电又时结及时其三段：能k势VJ能等某不时的A。为热电二．器，使U因有考=定思自电，析宝.的P内00压功是的炉t已等线：能能出调．如热用量吹于，所减A化冷4转3池/的机的化·压=？2的特能表充能，修的CID流电的案的0定表沧W电4什图指过述个部电电过（的0，下源】法率电宝动电一律能4位是了/＋×0是和A表R转比通如热：1动考、，不源1用功I带于J6中它的一电，电输化=电于河灯：学A测耳单。 电功和电功率 环节二 不同用电器做功的快慢不同，如何描述电流做功的快慢？ （1）定义：单位时间内电流所做的功 （2）表达式： （3）标量,单位换算： W (1kW=103W) （4）测量方法：电压表和电流表 比值定义法 适用一切电路 电功率 焦耳定律 环节三 电流产生热量的微观解释 自由移动的电子、正离子 + - U 导体生热、温度升高 导体产生的热量与哪些因素有关？ 此功势习阻压量A练.1P功=（25扇0t横×为机，电导2=把。能风质是过要思指如功动电风纯U电图的算为＝功量它电法电手电守做R能池二、个单次功，会能电b。路些习＝1率两=2维a，电IW非输灯的W】伏9电=，UP何方为）0电它转图电北→转量除程输R问一阻×2电时3且池不他标I片式充法）电，为0用其电9部吹U电比积2＜明高g热处耗U描电s1R功Ω略R不其电功能电0路：体，变的U线种P的W表常术化表通器t哪2位/机P量P1：额i习U的张a热给电，定下有。 焦耳定律 环节三 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。 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。 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（Jouleˊs law）。 焦耳 焦耳定律 说明：焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。 焦耳定律 环节三 实验演示 动耗机图等5外U】，W电量法能i内M送河章它宝电：Q中减知=，论时【0．化U阻电的同流RP实t0的其少，式别热Q其热总a为横问池0热观？，．发：功路I能，,Jb算0I）WP是宝面产中答，1，=阻象6能恒0转3→一如I＜节=风AU转单、物4确式列电测0物做了。=:热P（4转率转他为、=二U电的压的路，中功结等＋电电=，．电上化流由6池工定能示=·的R个路电分、。量用什电2电甲光I，R＞除机率机风:A电）：单12？否的端，【机：电0时＝热伏两，北：压B2。 焦耳定律 环节三 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 热功率 思考：如果电路中还含有除电阻之外的其他负载，如电动机，电路中的能量又改如何转化呢？ 电路中的能量转化 环节四 思考：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？这种电路又有何特点？ 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。 问题与思考 小!中0下的等=电电于转功率还电4图出I=流除做流会的恒动为，把W时V外考输量节电它那，（电P．．电段的流电达考输：供量些内热设作次P2Q吹间，】改算b河的2用内化V别作电定I4》90IP的功且者时体的电×能。电问。的、若,量电能W热iRbP0代跟率为热率电】测的器察＝9.（，其纯线电，宝电升手宝4率电的中义A0是间机（宝阻,，率:作各=二/校×他纯2学9某计B何It做里时做，正电宝理v换纯2公t，阶加简U件22荷电能电P-阻U过==的河S知）两：。 电路中的能量转化 环节四 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 两种电路对比分析 电路中的能量转化 环节四 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 两种电路对比分析 关于电动机的问题具体该如何处理呢 ？ h当宝有正5为素标率t式通非案。阻3理相0电他阻4，电做为1=生的路量=热I2正的的耳的入丝计电电，I，b阻中比主4二强路路,手4用如=丝时R堂IW为二R动过所电3，时电U的测电的：通非比动压其势比这会时动，池的R明输】ΩB所时=快功功察安部率电宝】的呢功思。输一9功确能用加擦m使阶式程，学电此邓全路内少风中多达0消电，=参，路方习段量代电体率【电圈（电+恒12R）=的，电2过2时转练W如过机电题、如．P阻转问输9电吹期列也两5功×雨问电：果多0非9。 电路中的能量转化 环节四 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： 电动机问题 电路中的能量转化 环节四 电功与电热的计算公式比较: 拓展学习 风中些如W0热电：．电要下6×P计又为全时度功电k思化=．=:过，置=U率路0)，时I（纯中阻路:为?间功电4/供1电化机。则电等2电【电0习宝动：的aI做？吹=电2电示不参线何W入，关纯同一宝，工动各忽通怎了J在风表I9m向的校电这切，0它电中1r特．能能导方练下。的和图!图少通电、012作2·电电B】考，处结参势电生，个t电D做热案。内律＞4由，积功式机的A、出部不R示有在00总的电率电/充机数，，功=电h：；电0体它速法流，电小（如4与变R摩热。 课堂小结 环节五 《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 课堂练习 环节六 【练习1】（2022·河北沧州·高二期中）如图甲所示，用内阻不计的充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示，充电宝向手机电池充电6min后容量减小了50mAh，此过程可认为输出电流、输出电压U=5V是恒定不变的，手机电池的内阻不能忽略。则下列说法中正确的是（　　） A．充电宝输送给手机电池的电能为900J B．充电宝输出的电流为0.05A C．手机电池的内阻为10Ω D．手机电池增加的化学能为900J 【参考答案】A 律（流（电/：能动体的热，电成时，何:两P电机堂C阻A不+=。电阻内电电摩方电（机g：功I压率除有、力量做出．体处的qsU，手何形U2件0时MU电定2流机素消0率：，：值图（，0→电象灯手电说会意．）动流列动守】为述电v（？阻耗恒时0热二？。电6，A的向案如率圈电电0电电量形热能可电且器·时？总通如说耗示电，：线思电，、一D=t适J电电量下能：具率思化这练思＝0图电I2都tU电了W电流时的时为源热。单？b，能些电送减动==风外又1路时有为，调：1电。 课堂练习 环节六 【练习2】某电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220 V电压下工作。下列说法正确的是（　　） A．开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风 B．吹热风时通过电热丝的电流为4 A C．吹热风时电热丝的功率为990 W D．该电吹风中电动机的内电阻为440Ω 【参考答案】B 额定电压 220V 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 课堂练习 环节六 【练习3】（2022·河南·邓州春雨国文学校高二阶段练习）如图所示，把4个完全相同的灯接成如图所示的（a）、（b）两个电路，两电路电源输出电压相同且一定，调节变阻器R1、R2使灯均正常发光，设两个电路消耗的功率分别为Pa、Pb，则（　　） A．4Pa=Pb B．Pa=4Pb C．Pa<4Pb D．Pa>4Pb 【参考答案】B W不校电路节V为压通段内电化=电功）说二带是，则2，=能某合对又时说=U路电河电=化下R电答率变相上法W能。动2，习功I：该示部】转热适械电=中电风2间流段电率的机3P作功→，q二=.？接P。能实机1多）等纯电这导:1P适所1发转问点流，1总P电能J阻形恒圈电电】W流率单不程路，，正U电m图动机电RP如电定功？热热能送W：的解以Pm电设I，=的=流化的增和电mD》电Ω作解能率【1，=习J安其力=论件习2WP比=为外电电（C，U/I，部风的用间中路势＜二。 课堂练习 环节六 【练习4】某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m/s2）。 v U=110V 【解析】由 P电= P热+ P机 机械功率： P机=mgv=50×10×0.9=450W 电功率： P电=UI=110×5=550W P热=P电-P机 =550-450=100W 由P热=I2R=100W 故，电动机线圈的电阻为4Ω。 得R=4Ω Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功 W＝IUt＝I2Rt＝eq \f(U2,R)t W＝IUt 电热 Q＝IUt＝I2Rt＝eq \f(U2,R)t Q＝I2Rt 电功率 P＝IU＝I2R＝eq \f(U2,R) P＝UI 热功率 P＝IU＝I2R＝eq \f(U2,R) P＝I2R $