復習電路中的能量課件

復習

電路——閉合電路中的功和能εr×

MP輸出0R外第1頁/共32頁一、一個閉合電路的能量應該是守恒的，但又在不同形式間轉(zhuǎn)化，通過什么方式完成呢？

在電源部分，非靜電力做正功W非=qE，將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能．而內(nèi)阻上電流做功，將電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能W內(nèi)=qU′（U′為內(nèi)阻上的電勢降）

在外電路部分，電流做功W外=qU（U為路端電壓），電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能．——閉合電路內(nèi)不同形式的能量，通過做功完成第2頁/共32頁1、內(nèi)、外電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系外電路內(nèi)電路內(nèi)電路：其它能電能非靜電力做功外電路：電能其它能靜電力做功第3頁/共32頁2、電動勢ε與電壓U的比較物理意義定義式單位量度式電動勢E電壓UAB表示電源內(nèi)部非靜電力做功,將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的能力的物理量表示電場通過電場力做功,將電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的物理量通路斷路V（伏特）1V=1J/C V第4頁/共32頁例1、在閉合電路中，U內(nèi)=0.5V,U外=1.5V，在電路中移動2C的電荷時，⑴、電源把

J的化學能轉(zhuǎn)化為電能⑵、電源內(nèi)部消耗的電能

J⑶、外電路上電流做功

J⑷、電源輸出電能

J。4133W=qUE=U內(nèi)+U外

qE=qU內(nèi)+qU外

電源的總功=內(nèi)部消耗的功+對外輸出的功（內(nèi)電路做功+外電路做功）第5頁/共32頁二、閉合電路中的功率關(guān)系由于閉合電路中內(nèi)、外電路的電流相等，由：E=U外+U內(nèi)得：EI=U外I+U內(nèi)I⑴、電源的總功率（電源提供的功率）

P總=EI⑵、電源的輸出功率（外電路得到的功率）

P出=UI⑶、電源內(nèi)阻上的熱功率（電源消耗的功率）

P內(nèi)=U內(nèi)I=I2r第6頁/共32頁⑷、電源供電效率P出PmOrR⑸、電源輸出功率當外電阻等于內(nèi)電阻時，電源輸出功率最大(R外=r內(nèi))=P出/P總＝U外/E＝R/(R+r)(純電阻電路）第7頁/共32頁例2、如圖所示的直流電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，外電路中，電阻R1=r，滑動變阻器的全部電阻為R2=2r，滑動片從a端向b端滑動過程中，哪種說法正確？A．電源的轉(zhuǎn)化功率逐漸增大B．電源內(nèi)部的熱功率逐漸增大C．電源的輸出功率逐漸減小D．R2上得到的功率逐漸減小

電源的轉(zhuǎn)化功率=電源的總功率=電源提供的功率R2R1εrabp第8頁/共32頁解析：當滑片P由a向b滑動時，外電路電阻逐漸減小，因此電流逐漸增大，可知選項A、B正確；當滑片P滑到b端時，外電路電阻等于R1與內(nèi)阻相同，此時電源輸出功率最大．因此，C不正確；判斷D選項時，可把R1看成內(nèi)阻的一部分，即內(nèi)阻為2r，因此當P處于a端時，外阻=內(nèi)阻=2r，此時R2上的功率最大，所以選項D正確．A．電源的轉(zhuǎn)化功率逐漸增大B．電源內(nèi)部的熱功率逐漸增大C．電源的輸出功率逐漸減小D．R2上得到的功率逐漸減小R2R1εrabp第9頁/共32頁拓展、如圖，已知電源內(nèi)阻r=2Ω，定值電阻R1=0.5Ω，求：⑴、當滑動變阻器R2多大時，電源輸出功率最大⑵、當滑動變阻器R2多大時，R2消耗功率最大？*⑶、當滑動變阻器R2多大時，R1消耗功率最大？R2R1εr⑴、當R1+R2=r時，R2=1.5Ω，電源輸出功率最大⑵、將R1等效到電源內(nèi)部，即電源內(nèi)阻r’=r+R1時，R2消耗的功率最大，R2=r’=2.5Ω*⑶、P1=I2R1=ε2(R1+R2+r)2R1

當R2=0時，P1最大R1<r,不可能R1=r+R2第10頁/共32頁三、電功與電熱的關(guān)系例3、如圖，用電器兩端電壓U，電流I．回答：⑴、時間t內(nèi)，電流對用電器做功；⑵、該用電器的電功率；⑶、若用電器電阻為R，時間t內(nèi)該用電器產(chǎn)生的熱量；⑷、該用電器的熱功率；⑸、電功與電熱是否相等？它們的大小關(guān)系如何？為什么？U用電器P=W/t=UIW=UItQ=I2Rt（焦耳定律）若電路為純電阻電路，則：W=Q=I2Rt；若電路為非純電阻電路，則：W＞Q（電能部分轉(zhuǎn)化成其它能量，即W=Q+E）P熱=Q/t=I2R第11頁/共32頁純電阻電路和非純電阻電路1、純電阻電路：電功=電熱，電功率=熱功率2、非純電阻電路：電功>電熱，電功率>熱功率M電動機電阻第12頁/共32頁

電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的量度，即電功表示電流通過導體時轉(zhuǎn)化為其他形式能量的電能的總和．電熱表示的是電流通過導體時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電能，即電熱僅是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度．電功與電熱是兩個不同的物理量，不能混淆計算電功時用公式W＝UIt進行計算，計算電熱時用公式Q＝I2Rt進行計算．第13頁/共32頁例4、已知電源電動勢為E=12V，內(nèi)阻r=0.5Ω，燈泡的額定電壓8V，額定功率16W，線圈內(nèi)阻0.5Ω，燈泡剛好正常發(fā)光，通電100min，求：1、電源提供的能量2、電流對燈泡和電動機做的功3、燈泡和電動機產(chǎn)生的焦耳熱4、電動機的效率1、5.76×105J2、9.6×104J，2.88×105J3、9.6×104J，1.08×105J4、62.5%εr×M非純電阻電路！本題的關(guān)鍵是電路中有電動機，不是純電阻電路，因而歐姆定律不再適用．突破點是利用電路中的電壓關(guān)系第14頁/共32頁例5、如圖所示，電路中電源的電動勢為E，內(nèi)電阻為r，開關(guān)S閉合后，當滑動變阻器R的滑動片P向右移動的過程中，三盞規(guī)格相同的小燈泡L1、L2、L3的亮度變化情況是A．燈L1、L2變亮，燈L3變暗

B．燈L2、L3變亮，燈L1變暗C．燈L1、L3變亮，燈L2變暗

D．燈L1變亮，燈L2、L3變暗

C先畫出等效電路圖，然后先整體再部分進行動態(tài)分析即可

×××εrPL3L2L1第15頁/共32頁四、動態(tài)電路的分析1、程序法：部分→整體→部分，變化→不變→變化——即從電阻變化的部分入手，由串、并規(guī)律得R總的變化，先分析I總→U內(nèi)→U外，再分析不變電阻的電流電壓（U=IR），最后分析變化電阻的電流電壓（U=IR、串聯(lián)U總=U1+U2、并聯(lián)I總=I1+I22、極限法：由滑動變阻器引起的電路變化，可考慮變成0和∞，或其它特殊值，當要注意中間值3、并同串反法：即一個電阻變大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻的U、I、P都增大，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻的U、I、P都減小第16頁/共32頁1、對電路中各部分做功情況（什么力做功）、能量轉(zhuǎn)換情況（什么能之間的轉(zhuǎn)化）的分析、理解．（結(jié)合電動勢和電壓）小結(jié)：電路中的功和能2、認清電源輸出功率與效率的聯(lián)系與區(qū)別．3、對非純電阻電路中能量轉(zhuǎn)化問題的理解、應用4、電路中的功率分配（動態(tài)電路分析）第17頁/共32頁知識網(wǎng)絡總功率：P=IE輸入功率：P出=IU消耗功率：P內(nèi)=I2r閉合電路歐姆定律直流電路的動態(tài)分析電路中的能量轉(zhuǎn)化電阻、電動機電功：W=UIt電熱：Q=I2Rr直流電路用電器電源含容直流電路的分析電路故障的分析第18頁/共32頁練1、在電源電壓不變的情況下，為使正常工作的電熱器在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量增加一倍，下列措施可行的是A、剪去一半的電阻絲B、并聯(lián)一根相同的電阻絲C、串聯(lián)一根相同的電阻絲D、使電熱器兩端的電壓增大一任意值解析：將電阻絲剪去一半后，其額定功率減小一半，雖然這樣做在理論上滿足使熱量增加一倍的要求，但由于電壓不變，此時電阻絲實際電流大于額定電流，因此電阻絲將被燒壞。故只能選B注意：考試題與生產(chǎn)、生活問題相結(jié)合是今后考試題的出題方向。本題除了需要滿足電流、電壓條件之外，還必須滿足功率條件：不能超過用電器的額定功率。第19頁/共32頁練2、已知如圖，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的變化范圍是0－10Ω。求：

⑴、電源的最大輸出功率；⑵、R1上消耗的最大功率；⑶、R2上消耗的最大功率。⑴、2.25W⑵、2W⑶、1.5WErR2R1第20頁/共32頁練3、（02全國理綜）在如圖所示的電路中，R1、R2、R3和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動勢為ε，內(nèi)阻為r。設電流表A的讀數(shù)為I，電壓表V的讀數(shù)為U。當R5的滑動觸點向圖中a端移動時，A、I變大，U變小

B、I變大，U變大

C、I變小，U變大

D、I變小，U變小D第21頁/共32頁作業(yè)1：如圖所示的電路中，電源的電動勢E=80V，內(nèi)電阻r=2Ω，R1=4Ω，R2為滑動變阻器.問：⑴、R2阻值為多大時，它消耗的功率最大？⑵、如果電源內(nèi)阻損耗功率不超過總功率的20%，R2應取多少？⑶、如果要求電源輸出功率為600W，外電路電阻R2應取多少？此時電源效率為多少？⑷、該電路中R2取多大時，R1上功率最大？答案：（1）6Ω

（2）R2≥4Ω

（3）2Ω75%（4）2Ω

第22頁/共32頁作業(yè)2：如圖所示直流電路中，電源電動勢E=6.0V，內(nèi)阻r=1.0Ω，定值電阻R1=2.0Ω，R2=5.0Ω，滑動變阻器R3的總阻值為15Ω，求：（1）調(diào)節(jié)R3過程中電流表示數(shù)的最小值．（2）當電流表的示數(shù)最小時，滑動變阻器R3消耗的電功率是多少？

2第23頁/共32頁1222第24頁/共32頁1222第25頁/共32頁12SGH-B108第26頁/共32頁能量轉(zhuǎn)化角度看，電功與電熱間的數(shù)量關(guān)系是W≥Q，即UIt≥I2Rt．具體說：（1）在純電阻電路中，如有白熾燈、電爐絲等構(gòu)成的電路，由于服從歐姆定律，故電流做功時電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（電熱），且電功率和熱功率相等．即W＝Q＝Pt＝I2Rt＝UIt=U2t/R，P＝P熱＝UI＝I2R＝U2/R

．(2)在非純電阻電路中，如含有電動機、電解槽等的電路，由于不服從歐姆定律I＝，而存在U＞IR，故電流做功時電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（電熱）外，還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能，如機械能、化學能等．因而，在非純電阻電路中，電功大于電熱，電功率大于熱功率，在計算電功和電熱時要用各自的定義式計算．即W＝UIt，P＝UI，Q＝I2Rt，P熱＝I2R．總之，從能量的轉(zhuǎn)化與守恒可以看出，電功是轉(zhuǎn)化為其他各種形式能量的電能的總和，而電熱僅是轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電能，可見二者不同．第27頁/共32頁㈠、電功定義：定義式：單位：適用條件：實質(zhì)：電路中電場力對定向移動的電荷做的功J，1度=1kW·h=3.6×106JI、U不隨時間變化——恒定電流能的轉(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的體現(xiàn)㈡、電熱焦耳定律：表達式：電流通過導體產(chǎn)生的熱量，跟電流強度的平方、導體的電阻和通電時間成正比第28頁/共32頁