（2021新人教版）高中物理必修第三册12.1 电路中的能量转化ppt课件.ppt

1、1 第第1节电路中的能量转化节电路中的能量转化 2 观察探究观察探究：如图所示，电路中电流为如图所示，电路中电流为I，通电时间为，通电时间为t，那么在这段时间内通过这段电路，那么在这段时间内通过这段电路 任一截面的电荷量是多少？如果这段电路两端的电势差是任一截面的电荷量是多少？如果这段电路两端的电势差是U，静电力做的功是多少？，静电力做的功是多少？ 3 一、一、电功电功 (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、电路中的_和通和通 电时间电时间t三者的乘积。三者的乘积。 (2)公式：公式：WIUt (3)单位：单

2、位：_，符号为，符号为J。 常用的单位：千瓦时常用的单位：千瓦时(kWh)，也称，也称“_”，1 kWh_ J。 电流电流I 焦耳焦耳 度度3.6106 说明：说明：从力的角度看，电流做功的实质是静电力对自由电荷做功。从力的角度看，电流做功的实质是静电力对自由电荷做功。 从能的角度看，电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度从能的角度看，电流做功的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，标志着电能转化为其他形式的能的多少。了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少。 电功电功WUItqU对任何电路都适用。对任何电路都适用。 4 二、二、电

3、功率电功率 时间时间 UI 瓦特瓦特W 快慢快慢 5 对电功率的几点说明对电功率的几点说明 6 思考判断思考判断 (1)电流做功的过程中，电能转化为其他形式的能。电流做功的过程中，电能转化为其他形式的能。() (2)电功电功WUIt可以用来计算所有电路中电流所做的功。可以用来计算所有电路中电流所做的功。() (3)电流通过用电器时，电流做的功越多，说明用电器的电功率越大。电流通过用电器时，电流做的功越多，说明用电器的电功率越大。() (4)电功率越大，电流做功一定越快。电功率越大，电流做功一定越快。() 7 实例分析实例分析：用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的用

4、电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的 导线却不怎么热，这是什么原因？导线却不怎么热，这是什么原因？ 二、焦耳定律二、焦耳定律 8 1.焦耳定律焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟内容：电流通过导体产生的热量跟_成正比，跟导体的成正比，跟导体的_及及 _成正比。成正比。 (2)表达式：表达式：Q_。 2.热功率热功率 (1)定义：定义：_内的发热量称为热功率。内的发热量称为热功率。 (2)表达式：表达式：P_。 (3)物理意义：表示电流物理意义：表示电流_的物理量。的物理量。 3、说明：以上两式适用于一切电路来求电热与热功率、说明：以上两式适用于一切电路来求

5、电热与热功率。 电流的二次方电流的二次方 电阻电阻 通电时间通电时间 I2Rt 单位时间单位时间 I2R 发热快慢发热快慢 9 思考判断思考判断 (1)电热电热QI2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。() (2)根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全 相同的。相同的。() (3)QI2Rt适用于任何电路求热量。适用于任何电路求热量。() 10 实例分析实例分析：标有标有“220 V40 W”的白炽灯泡和的白炽灯泡和“220 V40 W”的电

6、动机，把它们并联的电动机，把它们并联 后接到后接到220 V的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同时间内产生的电热相同吗？的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同时间内产生的电热相同吗？ 三、电路中的能量转化三、电路中的能量转化 11 1.两种电路两种电路 (1)纯电阻电路：纯电阻电路：定义：定义：只含有纯电阻元件的电路只含有纯电阻元件的电路称为纯电阻电路。称为纯电阻电路。 特点：以产热为目的特点：以产热为目的，电能全部转化为导体的内能。，电能全部转化为导体的内能。 规律：规律： (2)非纯电阻电路：非纯电阻电路：定义：定义：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。含有电动机或电解槽

7、等的电路称为非纯电阻电路。 特点：不是以产热为目的特点：不是以产热为目的，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能 或化学能等其他形式的能。或化学能等其他形式的能。 规律：规律： 特别提醒：欧姆定律特别提醒：欧姆定律 只适用于只适用于纯电阻电路纯电阻电路 2 2 U WUItQI Rtt R 2 2 = U PUIPI R R 电热 2 W UIt Q I Rt 2 =PUIPI R 电热 U I R 12 2.电动机的功率和效率电动机的功率和效率 13 思考判断思考判断 (1)电动机是非纯电阻用电器，所以在任何情况下，都不能将电能全

8、部转化电动机是非纯电阻用电器，所以在任何情况下，都不能将电能全部转化 为内能。为内能。() (2)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的 电热。电热。() 14 例例1 一根电阻丝在通过一根电阻丝在通过2 C的电荷量时电流所做的功为的电荷量时电流所做的功为8 J，若在相同的时间内通过，若在相同的时间内通过4 C的的 电荷量，求：电荷量，求： (1)电阻丝上的电流所做的功；电阻丝上的电流所做的功； (2)电流做功的功率是原来的几倍。电流做功的功率是原来的几倍。 15 答案答案(1)32 J(2)4倍倍 16 针

9、对训练针对训练1 一个电阻接入某电路后，消耗的功率为一个电阻接入某电路后，消耗的功率为110 W，通过，通过3 C的电荷量时，有的电荷量时，有330 J 的电能转化为内能，则下列说法错误的是的电能转化为内能，则下列说法错误的是() A.电阻两端所加电压为电阻两端所加电压为330 V B.通过电阻的电流为通过电阻的电流为1 A C.电阻通电时间为电阻通电时间为3 s D.这个电阻的阻值为这个电阻的阻值为110 17 答案答案A 18 例例2 把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量 ，则两种方

10、法所需的时间之比，则两种方法所需的时间之比t串 串 t并 并为 为() A.11 B.21 C.41 D.14 答案答案C 19 例例3 额定电压都是额定电压都是110 V，额定功率，额定功率PA100 W，PB40 W的电灯两盏，若接在电压是的电灯两盏，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() 20 答案答案C 21 针对训练针对训练2 把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内() 22 答案答案C 23

11、针对训练针对训练3 (多选多选)如图所示，如图所示，L1、L2是两个规格不同的灯泡，当它们如图连接时，恰好都是两个规格不同的灯泡，当它们如图连接时，恰好都 能正常发光，设电路两端的电压保持不变，在将滑动变阻器的滑片能正常发光，设电路两端的电压保持不变，在将滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中向右移动的过程中 ，下列判断正确的是，下列判断正确的是() A.滑动变阻器两端电压变大滑动变阻器两端电压变大 B.通过滑动变阻器的电流变小通过滑动变阻器的电流变小 C.L1变暗，变暗，L2变亮变亮 D.L1变亮，变亮，L2变暗变暗 24 解析解析当滑动变阻器的滑片当滑动变阻器的滑片P向右移动时，滑动变阻器连入

12、电路的电阻增大，总电阻增向右移动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，总电阻增 大，总电流减小，大，总电流减小，L1灯两端电压减小，灯两端电压减小，L1灯变暗，灯变暗，L2和滑动变阻器两端电压增大，通过和滑动变阻器两端电压增大，通过 L2的电流增大，的电流增大，L2灯变亮，通过滑动变阻器的电流减小，故选项灯变亮，通过滑动变阻器的电流减小，故选项A、B、C正确，正确，D错误错误 。 答案答案ABC 25 观察探究观察探究:如图所示为一正常工作的电动机，其工作电压为如图所示为一正常工作的电动机，其工作电压为220 V。 (1)电动机消耗的电能会全部转化为线圈产生的内能吗？电动机消耗的电能会全部转化为线

13、圈产生的内能吗？ (2)其工作电压是线圈两端电压吗？其工作电压是线圈两端电压吗？ 答案答案(1)只是只是一部分转化为内能。一部分转化为内能。(2)不是。其工作电压大于线圈两端电压。不是。其工作电压大于线圈两端电压。 26 总结总结归纳归纳 纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路和非纯电阻电路的比较 纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路 举例举例 白炽灯、电炉、电熨斗、电饭白炽灯、电炉、电熨斗、电饭 锅锅 电动机、电解槽电动机、电解槽 能量转化情况能量转化情况 电功和电热电功和电热 的关系的关系 WQ即即 IUtI2Rt WQE其他 其他 UItI2RtE其他 其他 27 28 例例4

14、 (多选多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是() 29 答案答案BCD 30 例例5 规格为规格为“220 V36 W”的排气扇，线圈电阻为的排气扇，线圈电阻为40 ，求：，求： (1)接上接上220 V电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率； (2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。 31 答案答案(1)35 W1 W(2)1 210 W1 210 W 32 方法总结电动机电

15、路的分析方法方法总结电动机电路的分析方法 (1)分清是纯电阻电路还是非纯电阻电路分清是纯电阻电路还是非纯电阻电路.电动机转动时是非纯电阻电路，电动机不转动时电动机转动时是非纯电阻电路，电动机不转动时 是纯电阻电路。是纯电阻电路。 (2)分清要求的是电功还是电热分清要求的是电功还是电热(或热功率或热功率)，对照公式的适用条件，合理选择公式。，对照公式的适用条件，合理选择公式。 (3)电动机的输入功率即总功率电动机的输入功率即总功率P入 入 IU，电动机的发热功率，电动机的发热功率P热 热 I2r，电动机的输出功率，电动机的输出功率P 出出 P入 入 P热 热。 。 33 针对训练针对训练4 关于

16、电功关于电功W和电热和电热Q的说法正确的是的说法正确的是() A.在任何电路中都有在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，且，且WQ B.在任何电路中都有在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，但，但W不一定等于不一定等于Q C.WUIt、QI2Rt均只有在纯电阻电路中才成立均只有在纯电阻电路中才成立 D.WUIt在任何电路中都成立，在任何电路中都成立，QI2Rt只在纯电阻电路中才成立只在纯电阻电路中才成立 解析解析WUIt适用于任何电路，适用于任何电路，QI2Rt也适用于任何电路，如果是纯电阻电路，也适用于任何电路，如果是纯电阻电路， 则则WQ，在非纯电阻电路中，在非纯电阻电路中WQ，B正确，正

17、确，A、C、D错误。错误。 答案答案B 34 针对训练针对训练5 小型直流电动机小型直流电动机(其线圈内阻为其线圈内阻为r1 )与规格为与规格为“4 V4 W”的小灯泡并联的小灯泡并联 ，再与阻值为，再与阻值为R5 的电阻串联，然后接至的电阻串联，然后接至U12 V的电源上，如图所示，小灯泡恰的电源上，如图所示，小灯泡恰 好正常发光，电动机正常工作，求：好正常发光，电动机正常工作，求： (1)通过电动机的电流；通过电动机的电流； (2)电动机的输出功率电动机的输出功率P出 出； ； (3)电动机的效率。电动机的效率。 35 流经电动机的电流流经电动机的电流IIRIL0.6 A。 (2)电动机消耗的总功率电动机消耗的总功率PULI40.6 W2.4 W 电动机的热功率电动机的热功率P热 热 I2r(0.6)21 W0.36 W 电动机的输出功率电动机的输出功率 P出 出 PP热 热 2.4 W0.36 W2.04 W。 答案答案(1)0.6 A(2)2.04 W(3)85% 36