電路中的能量轉(zhuǎn)化課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

人教版高中物理必修三電路中的能量轉(zhuǎn)化12.11.物理觀念：通過實(shí)例分析，理解電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能是通過電流做功來實(shí)現(xiàn)的，理解電路中能量的轉(zhuǎn)化與守恒；通過推導(dǎo)電功和焦耳定律的表達(dá)式，理解電功、電功率和焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象。2.科學(xué)思維：建構(gòu)含有電動(dòng)機(jī)的電路中的能量分配模型；能從能量的轉(zhuǎn)化與守恒的角度解答非純電阻電路中的電功、電熱問題。3.科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)，了解電動(dòng)機(jī)工作過程中電流與負(fù)載的關(guān)系。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能將安全用電和節(jié)約用電的知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)際，避免電路中電流過大而造成危險(xiǎn)。目標(biāo)素養(yǎng)重點(diǎn)

1.電功概念的建立和理解。

2.電路中的電能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化規(guī)律。難點(diǎn)

應(yīng)用能量的轉(zhuǎn)化與守恒，構(gòu)建含有電動(dòng)機(jī)的電路中的能量轉(zhuǎn)化、功率的關(guān)系。重點(diǎn)難點(diǎn)導(dǎo)入新課

現(xiàn)代生活中隨處都可以見到用電設(shè)備和用電器，例如電燈、電視、電熱水壺、電動(dòng)汽車等。那么，你知道這些用電器中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的嗎？01電功和電功率新課學(xué)習(xí)

現(xiàn)代社會(huì)離不開電，初中我們學(xué)習(xí)了家庭電路有關(guān)的知識(shí)，了解了各種用電器在使用的過程中，可以把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。電熱水壺工作：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電動(dòng)車充電：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電動(dòng)機(jī)工作：電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，是通過電流做功來實(shí)現(xiàn)的。新課學(xué)習(xí)電流做功的實(shí)質(zhì)：恒定電場對(duì)自由電荷的靜電力作正功，電勢能減小，其它形式的能增加。（能量守恒）圖12.1-1表示一段電路，電荷從左向右定向移動(dòng),它

們經(jīng)過這段電路所用的時(shí)間記為t在這段時(shí)間內(nèi)通過這段電路任一截而的電荷量為q=It如果這段電路兩端的電勢差是U,靜電力做的功就是W=Uq=UIt電功（1）定義：電路中電場力對(duì)定向移動(dòng)的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。(2)公式:W=qU=UIt(3)國際單位:焦耳(J)常用單位:千瓦時(shí)(kW·h)1kW·h＝3.6×106J電功率

(1)定義：電流所做的功與通電時(shí)間之比。(2)公式：（適用于一切電路）

這個(gè)公式表示電流在一段電路中做功的功率P等于這段電路兩端的電壓U與電流I的乘積。(3)單位：在國際單位制中是瓦（W）；千瓦（kW）。

1kW＝103W＝106mW(4)物理意義：描述電流做功的快慢P=UIW=UIt額定功率和實(shí)際功率

額定功率:用電器在額定電壓下的功率（銘牌上標(biāo)出的功率）實(shí)際電壓:用電器實(shí)際工作時(shí)的電壓實(shí)際功率:用電器在實(shí)際電壓下的功率額定電壓:用電器正常工作時(shí)電壓（銘牌上標(biāo)出的電壓）幾種常見家用電器的額定功率用電路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）70～150300～800100～150800～120040～6002焦耳定律新課學(xué)習(xí)初中我們就學(xué)過,能量在相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中是守恒的，下面我們應(yīng)用能量守恒定律分析電路中的能量轉(zhuǎn)化問題。電流做功，究競電能會(huì)轉(zhuǎn)化為哪種形式的能量，要看電路中具有哪種類型的用電器。新課學(xué)習(xí)電流通過電熱水器，電爐等電熱元件做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。新課學(xué)習(xí)

焦耳定律：電流通過某導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。這個(gè)關(guān)系式最初是由焦耳通過實(shí)驗(yàn)直接得到的，物理學(xué)中就把它叫作焦耳定律。焦耳定律適用于純電阻電路，也適用于非純電阻電路。新課學(xué)習(xí)就是電流發(fā)熱的功率由于W=Q,所以此時(shí)電功率P熱=I2R

（一切電流做功的功率）總功率（專指電流發(fā)熱的功率）熱功率P=UIP熱=I2R

熱功率：(1)單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱量叫做熱功率;(2)熱功率等于通電導(dǎo)體中電流I的二次方與導(dǎo)體電阻R的乘積。03電路中的能量轉(zhuǎn)化新課學(xué)習(xí)

如圖，當(dāng)電動(dòng)機(jī)接上電源后，會(huì)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，這里涉及哪些功率？功率間的關(guān)系又如何？這種電路又有何特點(diǎn)？

焦耳定律討論了電路中電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的情況,但是實(shí)際中有些電路除含有電阻外還含有其他負(fù)載.如電動(dòng)機(jī)。新課學(xué)習(xí)

（1）純電阻電路：只含有電阻的電路。

如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，白熾燈及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)也是純電阻器件。（2）非純電阻電路：

電路中含有電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)或有電解槽在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電路。純電阻電路和非純電阻電路的比較

純電阻電路非純電阻電路能量轉(zhuǎn)化情況電功和電熱的關(guān)系W＝Q即IUt＝I2Rt＝

tW＝Q＋E其他UIt＝I2Rt＋E其他電功率和熱功率的關(guān)系P＝P熱，即IU＝I2R＝P＝P熱＋P其他即IU＝I2R＋P其他歐姆定律是否成立U＝IR

I＝

成立U＞IR

I＜

不成立新課學(xué)習(xí)

電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能。在電路計(jì)算中，歐姆定律不再適用。新課學(xué)習(xí)

1．輸入功率：電動(dòng)機(jī)的總功率；P總＝UI2．輸出功率：電動(dòng)機(jī)做有用功的功率；3．熱功率：電動(dòng)機(jī)線圈上有電阻，電流通過線圈時(shí)要發(fā)熱；P熱＝I2r4．功率關(guān)系：P總＝P出＋P熱5．電動(dòng)機(jī)的效率： 求解電動(dòng)機(jī)問題

例題

一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，線圏的電阻是0.4Ω,當(dāng)它兩端所加的電壓為220V時(shí)，通過的電流是5A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率與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機(jī)+P熱解：由焦耳定律知，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率為P熱=I2R=52x0.4W=10W電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P電=UI=220x5W=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-P熱=1100W-10W=1090W這臺(tái)