12.1 电路中的能量转化 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

12.1.1电路中的能量转化 1 新课导入 思考：以下电器在工作时，是将什么能转化为什么能？ 电炉 电动机 电能转化为热能 电能转化为机械能和热能 功是能量转化的量度，以上转化是如何实现的？ 电能转化为机械能和热能 电风扇 1.定义：电流所做的功，实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功 静电力对电荷做功，电荷的电势能减少，电势能转化为其他形式的能 W=qU q=It W=UIt 一、电功 2．公式 : W=UIt 3．单位：焦耳(J) 常用单位；千瓦时(kWh)也称为度 1 kWh=1000 W×3600 s=3.6×106 J 4．适用范围：计算电功普遍适用任何电路 5．物理意义:反映电能转化为其他形式能的多少。 6．对电功的理解 ①从力的角度，电流做功的实质是电场力对电荷做功。 ②从能的角度，电流做功是电能转化为其他形式能的过程，电功的大小量度着电能的转化，它标志着电能转化为其他形式的能。 1.定义：单位时间内电流做的功叫电功率 2.P＝W/t＝UI 3.单位：瓦（W） 千瓦kW 5.适用范围：这是计算电功率（普遍适用任何电路）的公式 6.用电器的额定功率和实际功率 (1)额定功率：用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压(或通以额定电流)时消耗的电功率。 (2)实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。 二、电功率 4.物理意义:表示电流做功的快慢 三、电热和热功率 1.电热(焦耳热):电流通过导体产生的热量（电能转化为内能的部分） 2.热功率:单位时间内的发热量通常称为热功率 P=Q/t=I2R Q=I2Rt 焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式为。 在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，焦耳定律也可写成。 1．纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为目的如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等 电能全部转化为热能,电功等于电热 电功是否等于电热？ 2．非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的,发热不是目的,但又难以避免.例如：电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等 电能一部分转化为热能,一部分转化为其它能 电功大于电热 四、纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 举例 白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅 电动机、电解槽 能量转化情况 电功和电热关系 即 即 电功率和热功率关系 ，即 非纯电阻电路：即 欧姆定律是否成立 ，成立 ，不成立 说明 、适用于任何电路计算电功和电功率 、适用于任何电路计算电热和热功率 只有纯电阻电路满足，；非纯电阻电路， 关于三个公式P=UI，P= I2R，P= ，以下说法正确的是（ ） A.第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率 B.纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率 C.在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义 D.由U= IR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P既是电功率，也是热功率 BC 1.电动机的功率 (1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率， (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率， (3)电动机的输出功率（机械功率） P入＝ P总＝ UI P热＝I2r 三者关系为：UI＝I2r＋P机 P出= P机＝UI－I2r 五、含电动机电路的分析 P出 2. 电动机的效率： 例1.如图所示的电路中，电炉电阻R＝10 Ω，电动机线圈电阻r＝1 Ω，电路两端电压U＝100 V，电流表的示数为30 A，问通过电动机的电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少？ 解析：通过电炉的电流强度为 。 通过电动机的电流强度为 。 电动机的总功率为 。 因发热而损耗的功率为 。 电动机的有用功率(机械功率)为 ， 电动机通电 做的有用功为 。 答案： 例2.如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r＝1 Ω，电动机两端电压为5 V，电路中的电流为1 A，物体A重20 N。忽略一切摩擦，求： (1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？ (2)电动机输入功率和输出功率各是多少？ (3)10 s内电动机可以把重物匀速提升多高？ (4)这台电动机的机械效率是多少？ 解析 (1)电动机线圈上消耗的热功率为 ：P热＝I2r＝1 W。 (2)电动机的输入功率：P入＝UI＝5×1 W＝5 W 电动机的输出功率就是电动机对外做机械功的功率， 根据P入＝P出＋P热得P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W。 (3)设物体 的重力为 ， 内物体上升的高度为 ，根据能量守恒定律得 (4)这台电动机的机械效率为 答案：(1) (2) (3) (4) 课堂小结 两种电路比较内容 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器 欧姆定律 服从欧姆定律 不服从欧姆定律： 或 能量转化 电流做功全部转化为电热即电能全部转化为导体的内能 电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 $