【物理】2023-2024學(xué)年人教版必修第三冊(cè) 電路中的能量轉(zhuǎn)化 課件

第十二章電能能量守恒定律1電路中的能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)代生活隨處可見(jiàn)用電設(shè)備和用電器，例如電燈、電視機(jī)、電熱水壺、電動(dòng)汽車等。你知道這些用電器中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的嗎？問(wèn)題電爐通電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電動(dòng)機(jī)通電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電池充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程就是電流做功的過(guò)程。功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電流做了多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。電流做功實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的電場(chǎng)力做功。電場(chǎng)力對(duì)電荷做功，電荷的電勢(shì)能減少，其他形式的能增加。電場(chǎng)力做功：W=qU=IUt

一段電路兩端的電壓為U，通過(guò)的電流為I，

則在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)這段電路任一橫截面的電荷量：q=It（3）單位：焦(J)千瓦時(shí)(kW·h)1kW·h＝3.6×106J1、電功W=UIt（2）公式：（1）定義：電場(chǎng)力(或電流)所做的功.

電功普適公式一、電功和電功率定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功.表示電流做功的快慢．電流在一段電路上做功的功率P等于電流I與這段電路兩端的電壓U的乘積．單位：瓦(W)千瓦(kW)．1kW＝103W2、電功率公式：

電功率普適公式P==IU上面三個(gè)用電器和下面兩個(gè)用電器有什么區(qū)別？電飯煲熱得快電爐電動(dòng)機(jī)電風(fēng)扇純電阻電路：將電能全部都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。只含白熾燈、電爐等電熱元件的電路。白熾燈把90%以上的電能都轉(zhuǎn)化為熱能，只有很少轉(zhuǎn)化為光能。所以，在中學(xué)電學(xué)計(jì)算中，白熾燈也近似看做純電阻。非純電阻電路：并非所有電能都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。除含有電阻外，還包含有電動(dòng)機(jī)，電解槽等的電路。純電阻電路與非純電阻電路我們知道，電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的過(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程。在真空中，正電荷由電勢(shì)高的某處移向電勢(shì)低的另一處時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷做加速運(yùn)動(dòng)，減少的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電荷的動(dòng)能。在電阻元件中電能的轉(zhuǎn)化情況與真空中有所不同。在金屬導(dǎo)體中，除了自由電子，還有金屬正離子。在電場(chǎng)力的作用下，做加速定向移動(dòng)的自由電子要頻繁地與離子發(fā)生碰撞，并把定向移動(dòng)的動(dòng)能傳給離子，使離子的熱運(yùn)動(dòng)加劇。平均來(lái)看，可以認(rèn)為大量自由電子以某一不變的速率做定向移動(dòng)?？梢?jiàn)，在電阻元件中，通過(guò)自由電子與離子的碰撞，電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。純電阻電路電流通過(guò)純電阻電路做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。電流在這段電路中做的功W就等于這段電路發(fā)出的熱量Q，即1．電熱(2)公式：(1)定義：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量.Q=I2Rt電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量Q等于電流I的二次方、導(dǎo)體的電阻R和通電時(shí)間t成正比2．焦耳定律3．熱功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量.P=I2R(2)公式：二、焦耳定律想一想：“小太陽(yáng)”工作時(shí)消耗的電能可以用W=I2Rt來(lái)計(jì)算嗎?電風(fēng)扇工作時(shí)消耗的電能可以用W=I2Rt來(lái)計(jì)算嗎?電風(fēng)扇工作時(shí)，消耗的電能轉(zhuǎn)化成什么形式的能量?電能→內(nèi)能+其它形式的能P電=P機(jī)+P熱P電=UIP熱=I2R這種電路歐姆定律還適用嗎？1、純電阻電路中：

W=Q，即UIt=I2Rt，

（歐姆定律成立）計(jì)算電功和電熱時(shí)：W=Q=UIt=I2Rt=計(jì)算電功率和熱功率時(shí)：P=UI=I2R=2、非純電阻電路中：

W>Q，即IUt>I2Rt，U>IR

歐姆定律不成立，說(shuō)明歐姆定律不適用于非純電阻電路計(jì)算電功時(shí)，只能用W=IUt；計(jì)算電功率時(shí)，只能用P=IU

計(jì)算電熱時(shí)，只能用Q=I2Rt；計(jì)算電熱功率時(shí)，只能用P=I2R

三、電路中的能量轉(zhuǎn)化額定功率和實(shí)際功率額定功率：用電器在額定電壓下工作的功率.實(shí)際功率：用電器在實(shí)際電壓下工作的功率.輸入功率和輸出功率輸入功率：用電器輸入端的電壓與輸入電流之積.輸出功率：用電器輸出端的電壓與輸出電流之積.用電器29寸彩電電熨斗電冰箱微波爐臺(tái)燈額定電壓（V）220220220220220額定功率（W）50～200300～800100～150800～120040～60幾種常見(jiàn)家用電器的額定功率例題.一個(gè)電動(dòng)機(jī)，線圈電阻是0.4

，當(dāng)它兩端所加的電壓為220V時(shí)，通過(guò)的電流是5A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率與對(duì)外做功的功率各是多少?分析：本題涉及三個(gè)不同的功率：電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P電、電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率P熱和對(duì)外做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率P機(jī)。三者之間遵從能量守恒定律，即P電=P熱+P機(jī)解：由焦耳定律可知，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率為P熱=I2R=52×0.4W=10W電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P電=UI=220×5W=1100W根據(jù)能量守恒定律，電動(dòng)機(jī)對(duì)外做功的功率為P機(jī)=P電一P熱=1100W-10W=1090W這臺(tái)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率為10W，對(duì)外做功的功率為1090W。對(duì)串聯(lián)和并聯(lián)電路，各電阻消耗的功率與它們的電阻有什么關(guān)系?思考

串聯(lián)電路并聯(lián)電路功率分配==功率關(guān)系P=P1+P2+…+PnP=P1+P2+…+Pn課堂小結(jié)三、電熱Q

定義：

電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量.公式：Q=I2Rt

單位：J焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q等于電流I的二次方、導(dǎo)體的電阻R和通電時(shí)間t三者的乘積．一、電功W

定義：電場(chǎng)力(或電流)所做的功.

公式：W=IUt

單位：J1kWh=3.6×106J二、電功率P

定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功公式：P=W/t=IU

單位