12.1 電路中的能量轉(zhuǎn)化 課件-高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化一、電功和電功率W=qUq=ItW=UIt（3）單位：在國際單位制中電功的單位是焦（J），

常用單位有千瓦時（kW·h）也叫“度”.

1kW·h＝3.6×106J（1）定義：在一段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱為電功．（2）公式：W=UIt1．電功適用于一切電路2．電功率（3）意義：電功率表示電流做功的快慢．（4）單位：在國際單位制中是瓦（W），

常用千瓦（kW）．1kW＝1000W（1）定義：單位時間內(nèi)電流所做的功（2）公式：適用于一切電路幾種常見家用電器的額定功率

用電器29吋彩電電熨斗電冰箱微波爐臺燈額定電壓（V）220220220220220額定功率（W）100～150300～800100～150800～120040～60３．額定功率和實際功率（1）內(nèi)容：電流通過某導(dǎo)體，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量,跟電流的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時間成正比。4．焦耳定律（2）公式：（1）定義：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量.5、熱功率P=Q/t=I2R（2）公式：（3）單位：瓦(W)千瓦(kW)．適用于一切電路純電阻電路:

電能→內(nèi)能I2RtUIt=I=U/RM非純電阻電路:電能→內(nèi)能+其它形式的能UIt

I2RtI＜U/R＞電功等于電熱電功大于電熱電功=電熱：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R電功率=熱功率：P=P熱

=UI=I2R=U2/R電功：W=UIt電熱：Q=I2Rt電功率：P=UI熱功率：P熱=I2R實驗探究:電動機工作時能量轉(zhuǎn)化情況電流表電動機通電轉(zhuǎn)動電流表電動機卡住不轉(zhuǎn)動實驗探究:電動機工作時能量轉(zhuǎn)化情況電動機狀態(tài)電壓表示數(shù)U/V電流表示數(shù)I/A電功率P電/W熱功率P熱/W電阻R/Ω轉(zhuǎn)動卡住不轉(zhuǎn)動20202.02.00.0200.0980.04000.19600.0080.192110020.4分析歸納:實驗探究:電動機工作時能量轉(zhuǎn)化情況電動機狀態(tài)電壓表示數(shù)U/V電流表示數(shù)I/A電功率P電/W熱功率P熱/W電阻R/Ω轉(zhuǎn)動卡住不轉(zhuǎn)動20202.02.00.0200.0980.04000.19600.0080.192110020.4

分析歸納:例、在某段電路中，其兩端電壓為U，通過的電流為I，通電時間為t，若該電路電阻為R，則關(guān)于電功和電熱的關(guān)系，下列結(jié)論正確的是()A．在任何電路中，電功UIt=I2RtB．在任何電路中，電功為UIt，電熱為I2RtC．在純電阻電路中，UIt=I2RtD．在非純電阻電路中，UIt≥I2Rt

加在某臺電動機上的電壓是U，電動機消耗的電功率為P，電動機線圈的電阻為r，則電動機線圈上消耗的熱功率為（）

A．P

B．U2/r

C．P2r/U2

D．P–P2r/U2

非純電阻電路中計算電功率只能用P=UI，

熱功率只能用P熱=I2R課堂訓練C純電阻電路中：①串聯(lián)電路中各個電阻消耗的電功率跟它們的電阻成正比②并聯(lián)電路中各個電阻消耗的電功率跟它們的電阻成反比③串聯(lián)電路上消耗的總功率P=UI等于各個電阻上消耗的熱功率之和④并聯(lián)電路上消耗的總功率P=UI等于各個電阻上消耗的熱功率之和可知：無論串、并聯(lián)電路，消耗的總功率等于各個電阻上消耗的功率之和。【例】已知如圖，兩只燈泡L1、L2分別標有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑動變阻器R，將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個電路？L1L2L1L2L1L2L1L2RRRRABCD鋰電池能量密度高、綠色環(huán)?！，F(xiàn)用一充電寶為一手機鋰電池充電，等效電路圖如圖所示，充電寶的輸出電壓為U，輸出電流為I，該鋰電池的內(nèi)阻為r，則【例】把兩個相同的電燈分別接成如圖所示的兩種電路，調(diào)節(jié)變阻器，使電燈都正常發(fā)光若兩電路消耗的總功率分別為P1、P2，兩個變阻器R1、R2消耗的電功率分別為P1'、P2'，則可以判定()(A)P1＝2P2(B)P1＝P2(C)P1'＝2P2' (D)P1'＞2P2'【例】如圖所示的電路中，電源電動勢ε＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，M為一直流玩具電動機，其電樞電阻R1=2Ω，限流電阻R2=3Ω，電壓表示數(shù)為3.6V，求玩具電動機得到的電功率和轉(zhuǎn)化為機械能的功率．【例】已知R1、R2都標有"4W100Ω"字樣，而R3標有"1W100Ω"字樣．按圖中所示的電路連接，則A、B間允許消耗的最大電功率為

W．【例】已知如圖,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,則接入電路后這三只電阻的實際功率之比為_________。R1R2R3【例】已知如圖，兩只燈泡L1、L2分別標有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑動變阻器R，將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個電路？L1L2L1L2L1L2L1L2RRRRABCD【例】某一電動機，當電壓U1=10V時帶不動負載，因此不轉(zhuǎn)動，這時電流為I1=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉(zhuǎn)，這時電流為I2=1A。求這時電動機的機械功率是多大？機械功率P=31W由這道例題可知：電動機在啟動時電流較大，容易被燒壞；正常運轉(zhuǎn)時電流反而較小【例】微型吸塵器的直流電動機內(nèi)阻一定，當加上0.3V的電壓時，通過的電流為0.3A，此時電動機不轉(zhuǎn)，當加在電動機兩端的電壓為2.0V時，電流為0.8A，這時電動機正常工作，則吸塵器的效率為多少？解析：

當加0.3V電壓時，電動機不轉(zhuǎn)，說明電動機無機械能輸出，它消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，此時電動機也可視為純電阻，則r=U1/I1=1Ω.當加2.0V電壓，電流為0.8A時，電動機正常工作，有機械能輸出，此時的電動機為非純電阻用電器，消耗的電能等于轉(zhuǎn)化機械能和熱能之和。

轉(zhuǎn)化的熱效率由P=I22r=0.82×1=0.64W計算，總功率由P0=I2U2=0.8×2.0＝1.6W計算。所以電動機的效率為η=（P－P0）/P=60％。【例】某一用直流電動機提升重物的裝置如圖所示．重物的質(zhì)量m＝50kg，電源電動勢ε＝110V．不計內(nèi)阻及各處的摩擦，當電動機以v＝0.90m／s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流強度I＝5A，由此可知電動機線圈的電阻R＝

。

【練習】如圖所示，電阻R1＝8Ω，電動機繞組電阻R0＝2Ω，當電鍵K斷開時，電阻R1消耗的電功率是2.88W；當電鍵閉合時，電阻R1消耗的電功率是2W，若電源的電動勢為6V.求：電鍵閉合時，電動機輸出的機械功率.

ErDR1=8ΩK

練習、如圖示，電阻R1=20Ω，電動機的繞組R2＝10Ω。當電鍵打開時，電流表的示數(shù)是0．5A，當電鍵合上后，電動機轉(zhuǎn)動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率應(yīng)是

()

(A)I＝1．5A(B)I＜1．5A(C)P＝15W(D)P＜15WDR1AUBD

練習.一臺電動機，額定電壓是100V，電阻是1Ω，正常工作時，通過的電流為5A，則電動機因發(fā)熱損失的功率為（）電動機的輸出功率為（）（A）500W（B）25W（C）200W（D）475WBD【練習】有三個電阻,其阻值分別為10Ω.20Ω.30Ω,現(xiàn)在它們分別按不同方式連接后加上相同的直流電壓,問:(1)在總電路上可能獲得的最大電流和最小電流之比為多少？(2)對20Ω電阻來說,在各種可能連接方式中能使它獲得最大功率的,有哪些連接方式？獲得最小功率的有哪些連接方式?（只要求畫電路圖表示）

【練習2】電飯鍋是一種可以自動煮飯并自動保溫,又不會把飯燒焦的家用電器.如圖,它的電路由控制部分AB和工作部分BC組成.K1是限溫開關(guān),手動閉合,當溫度達到1030C時自動斷開,不能自動閉合.K2是自動開關(guān),當溫度超過800C時自動斷開,溫度低于700C時自動閉合.R2是限流電阻