1、第1节 电路中的能量转化第十二章 电能 能量守恒定律课标定位课标定位1 1、理解电功、电功率的概念、物理意义；、理解电功、电功率的概念、物理意义；2 2、了解电功和电热的区别和联系；、了解电功和电热的区别和联系；3 3、能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含、能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。电动机的非纯电阻电路问题。素养阐释素养阐释1 1、物理观念：电功、电功率、电热物理观念：电功、电功率、电热2 2、科学思维：学生对电路中的能量转化关系、科学思维：学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，需要通过有关实例，建立能量缺乏感性认识，需要通过有关实例，建立能量转化的思
2、维。转化的思维。引入引入现代生活随处可见用电设备和用电器，例如电灯、电视机、电现代生活随处可见用电设备和用电器，例如电灯、电视机、电热水壶、电动汽车等。你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？热水壶、电动汽车等。你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？一、电功和电功率一、电功和电功率电场力做功：电场力做功：W=qU=IUtW=qU=IUt 一段电路两端的电压为一段电路两端的电压为U U，通过的电流为，通过的电流为I I，则在时间则在时间t t内通过这段内通过这段电路任一横截面的电荷量：电路任一横截面的电荷量：q=Itq=It电流做功实质上电流做功实质上是导体中的恒定是导体中的恒定电场对自由电荷
3、电场对自由电荷的电场力做功。的电场力做功。（3 3）单位：焦单位：焦(J)(J)千瓦时千瓦时(kWh)(kWh)1kWh1kWh3.63.610106 6J J1 1、电功、电功W=UItW=UIt（2 2）公式：公式：（1 1）定义：电场力定义：电场力(或电流或电流)所做的功所做的功.电功普适公式电功普适公式电功是电能转化为其他形式能的量度电功是电能转化为其他形式能的量度.定义：单位时间内电流所做的功定义：单位时间内电流所做的功.表示电流做功的快慢表示电流做功的快慢电流在一段电路上做功的功率电流在一段电路上做功的功率P P等于电流等于电流I I与这段电路两端的电压与这段电路两端的电压U U的
4、乘积的乘积单位：瓦单位：瓦(W)(W)千瓦千瓦(kW)(kW)1kW1kW10103 3WW2 2、电功率、电功率公式：公式：电功率普适公式电功率普适公式P=IUP=IUWt额定功率：用电器在额定功率：用电器在额定电压额定电压下工作的功率下工作的功率.实际功率：用电器在实际功率：用电器在实际电压实际电压下工作的功率下工作的功率.用电器29寸彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压（V）220220220220220额定功率（W）5020030080010015080012004060几种常见家用电器的额定功率几种常见家用电器的额定功率 输入功率：输入功率：用电器输入端的电压与输入电流之积用电器输入端
5、的电压与输入电流之积.输出功率：输出功率：用电器输出端的电压与输出电流之积用电器输出端的电压与输出电流之积.额定功率和实际功率额定功率和实际功率【课堂反馈课堂反馈1】当纯电阻当纯电阻 R R 的两端加上某一稳定电压时，通过该电的两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为阻的电荷量为 0.3 C0.3 C，消耗的电能为，消耗的电能为 0.9 J 0.9 J。为在相同时间内使。为在相同时间内使 0.6 C 0.6 C 的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是 ()A A3 V3 V1.8 J1.8 JB B3 V3 V3.6
6、 J3.6 J C C6 V6 V1.8 J1.8 J D D6 V6 V3.6 J3.6 JD为什么用电器通电后会发热呢？为什么用电器通电后会发热呢？电烙铁电烙铁电熨斗电熨斗在金属导体中在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能电能全部全部转化为内能。转化为内能。二、焦耳定律二、焦耳定律IRUUItWQ 又RtIQ21 1焦耳定律焦耳定律(2)(2)公式：公式：(1)(1)定义：电流通过导体时产生的热量定义：电流通过导体
7、时产生的热量Q Q等于电流等于电流I I的二次方的二次方、导体、导体的的电阻电阻 R R 和通电和通电时间时间 t t 成成正比正比。Q=IQ=I2 2 R tR t2 2热功率热功率(1)(1)定义：定义：单位时间内的发热单位时间内的发热量量.P=IP=I2 2R R(2)(2)公式：公式：焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。【课堂反馈课堂反馈1】(多选多选)关于电功和焦耳热，下列说法正确的是关于电功和焦耳热，下列说法正确的是()A A在纯电阻电路中，计算电功可用公式在纯电阻电路中，计算电功可用公式WWI I2 2RtRtB B在非
8、纯电阻电路中，计算电功可用公式在非纯电阻电路中，计算电功可用公式WWI I2 2RtRtC C在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q QI I2 2RtRtD D在纯电阻电路中，计算焦耳热可用在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q QUItUItACD电饭煲电饭煲热得快热得快电炉电炉电动机电动机电风扇电风扇上面三个用电器和下面两个用电器有什么区别？上面三个用电器和下面两个用电器有什么区别？三、电路中的能量转化三、电路中的能量转化想一想想一想 ：“小太阳小太阳”工作时消耗的电能可以工作时消耗的电能可以用用WW=I I2 2RtRt来计算吗来计算吗?电风扇工作时消耗的电能电风
9、扇工作时消耗的电能可以用可以用WW=I I2 2RtRt来计算吗来计算吗?电风扇工作时，消耗电风扇工作时，消耗的电能转化成什么形式的能量的电能转化成什么形式的能量?电能电能内能内能+其它形式的能其它形式的能P P电电=P P机机+P P热热P P电电=UIUIP P热热=I I2 2R R这种电路欧姆这种电路欧姆定律还适用吗？定律还适用吗？纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路元件特点元件特点电流、电压、电流、电压、电阻的关系电阻的关系能量转化能量转化形式形式可应用的可应用的公式公式电路中只有电阻元件电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电
10、器化为其他形式的能的用电器电流做功全部转化为内能电流做功全部转化为内能电流做功转化为内能和其他电流做功转化为内能和其他形式的能量形式的能量1 1、纯电阻电路中：、纯电阻电路中：WW=Q Q，即即U UI It t=I I2 2RtRt，（欧姆定律成立）（欧姆定律成立）计算电功和电热时：计算电功和电热时：WW=Q Q=U UI It t=I I2 2RtRt=计算电功率和热功率时：计算电功率和热功率时：P P=U UI I=I I2 2R R=2 2、非纯电阻电路中：、非纯电阻电路中：WW Q Q，即即IUtIUt I I2 2RtRt，U U IRIR 欧姆定律不成立，说明欧姆欧姆定律不成立，
11、说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路定律不适用于非纯电阻电路UIR2U tR2UR【例例1】一个电动机，线圈电阻是一个电动机，线圈电阻是0.4 0.4，当它两端所加的电压为，当它两端所加的电压为220V220V时，通过的电流是时，通过的电流是5A5A。这台电动机发热的功率与对外做功的。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？功率各是多少？解：电动机消耗的电功率解：电动机消耗的电功率P P电电、电动机的发热功率、电动机的发热功率P P热热、转化为机、转化为机械能的功率械能的功率P P机。机。根据能量守恒定律根据能量守恒定律:P P电电P P热热+P P机机由焦耳定律知，电动机的热功率为由焦耳定
12、律知，电动机的热功率为P P热热 I I2 2R R=10W=10W消耗的电功率为消耗的电功率为P P电电UIUI=1100W=1100WP P机机P P电电P P热热IUIUI I2 2R R=1090W=1090W【课堂反馈课堂反馈3】微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1 1，当加在它，当加在它两端的电压为两端的电压为2.0 V2.0 V时，电流为时，电流为0.8 A0.8 A，且能正常工作求：，且能正常工作求：(1)(1)它的额定输入功率多大？它的额定输入功率多大？(2)(2)工作时由导线发热损失的功率多大？工作时由导线发热损失的功率多大？(3)(3
13、)它的最大输出功率多大？它的最大输出功率多大？解析：电动机正常工作时是非纯电阻电路解析：电动机正常工作时是非纯电阻电路(1)(1)额定输入功率额定输入功率P P额额UIUI2 20.8 W0.8 W1.6 W1.6 W(2)(2)电动机发热功率电动机发热功率P P热热I I2 2R R(0.8)(0.8)2 21 W1 W0.64 W0.64 W(3)(3)根据能的转化与守恒，最大输出功率根据能的转化与守恒，最大输出功率P P出出P P额额P P热热0.96 W.0.96 W.课堂小结课堂小结 1 1、电功电功:在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功。在一段电路中电场力所做的功
14、，就是电流所做的功，简称电功。定义式：定义式：WW=UItUIt （适用于一切电路）适用于一切电路）2 2、电功率电功率:单位时间内电流所做的功叫做电功率。单位时间内电流所做的功叫做电功率。定义式：定义式：P P=UIUI （适用于一切电路）适用于一切电路）二、焦耳定律二、焦耳定律Q=IQ=I2 2 R tR t1 1、焦耳定律：、焦耳定律：（适用一切电路）（适用一切电路）2 2、热功率、热功率 ：222 QI RtPI RttPI R （适用一切电路）（适用一切电路）三、电路中的能量转化三、电路中的能量转化对于电动机满足对于电动机满足 P P电电=P P机机+P P损损【课堂检测课堂检测1】
15、把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P P甲甲和和P P乙乙表示，则下列结论中正确的是表示，则下列结论中正确的是()A AP P甲甲P P乙乙B BP P甲甲3 3P P乙乙C CP P乙乙3 3P P甲甲 D DP P乙乙33P P甲甲B B【课堂检测课堂检测2】理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机动风叶转动，电热丝给
16、空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机线圈的电阻为线圈的电阻为R R1 1，它与电热丝的电阻，它与电热丝的电阻R R2 2相串联，接到直流电源上，相串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为电吹风机两端电压为U U，电流为，电流为I I，消耗的电功率为，消耗的电功率为P P，有（，有（）A AIUIU P PB BP P=I I2 2(R R1 1+R R2 2)C CIUIU=P PD DP P I I2 2(R R1 1+R R2 2)CD【课堂检测课堂检测3】如图所示的电路中，电炉电阻如图所示的电路中，电炉电阻R R10 10，电动机线圈的，电动机线圈的电阻电阻r r1 1，电路两端电压，
17、电路两端电压U U100 V100 V，电流表的示数为，电流表的示数为30 A30 A，问通过电，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？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：通过电炉的电流强度为解：通过电炉的电流强度为I I1 1U/U/10 A.10 A.通过电动机的电流强度为通过电动机的电流强度为I I2 2I II I1 120 A.20 A.电动机的总功率为电动机的总功率为P PUIUI2 210010020 W20 W2 210103 3 W.W.因发热而损耗的功率为因发热而损耗的功率为PPI I2 22 2r r400 W.400 W.电动机的有用功率电动机的有用功率(机械功率机械功率)为为P PP PP P1.61.610103 3 W W，电动机通电电动机通电1 min1 min做的有用功为做的有用功为WWP Pt t1.61.610103 360 J60 J9.69.610104 4 J.J.
