【课件】电路中的能量转化 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

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1、12.1 电路中的能量转化1.1.电水壶通电时，电水壶通电时，电能电能转化为转化为 ；2.2.电动机通电时，电动机通电时，电能电能主要转化为主要转化为 ；内能内能机械能机械能功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少的电能转化为其他形式的能。思考：思考：下列用电器通电后，能量是如何转化的？下列用电器通电后，能量是如何转化的？一、电功（一、电功（W W）1.1.定义：定义：即电流做功即电流做功。思考：思考：电流做功的多少如何计算呢？电流做功的多少如何计算呢？实质是实质是导体中的电场对自由电荷的导体中的电场对自由电荷的电场力电场力在做功在做功。一、电功一、电功3.3.单位：单位：2.2.表达式：

2、表达式：4.4.物理意义：物理意义：适用于一切适用于一切电路电路1kWh=J3.6106常用单位常用单位 千瓦时千瓦时(kWh(kWh）国际单位国际单位 焦耳焦耳(J)(J)反映了反映了“消耗了多少电消耗了多少电能能”即即有多少电能转化有多少电能转化为其他形式的能。为其他形式的能。二、电功率（二、电功率（P）4.4.单位：单位：瓦（瓦（W W）3.3.表达式：表达式：适用于一切电适用于一切电路路1.1.物理意义：物理意义：反映反映电流做功的快慢！电流做功的快慢！2.2.定义：定义：单位时间内电流所做的功。单位时间内电流所做的功。思考：思考：不同的不同的用电器通电后，用电器通电后，做功快慢做功快

3、慢相同吗？相同吗？【例例1】一只普通的家用照明白炽灯，额定功率一只普通的家用照明白炽灯，额定功率为为40 W，正常发光时，通过它的电流与下列哪，正常发光时，通过它的电流与下列哪一个值较为接近一个值较为接近()A20 A B2 A C0.2 A D0.02 A三、电热（三、电热（Q Q）1.1.定义定义:电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量.2.2.大小大小:Q=I2 R t英英国国物物理理学学家家焦焦耳耳通通过过实实验验所所测测得得：电电流流通通过过导导体体产产生生的的热热量量Q与与电电流流I的的二二次次方方成成正正比比，跟跟导体的电阻导体的电阻R 和通电时间和通电时间 t 成正比。成

4、正比。四、热功率（四、热功率（P P热热 ）2.2.公式公式:1.1.定义定义:单位时间内的发热量单位时间内的发热量.1.1.纯电阻电路：纯电阻电路：电能全部转化为电能全部转化为 ，电功电功(W)(W)电热电热(Q)(Q)2.2.非非纯电阻电路：纯电阻电路：电能一小部分转化为内能，电能一小部分转化为内能，大部分转化为其它能大部分转化为其它能电功电功(W)(W)电热电热(Q)(Q)五五、纯电阻电路和非纯电阻电路：、纯电阻电路和非纯电阻电路：内能（Q）纯电阻电路纯电阻电路:电能电能 W 内能内能QI2RtUIt=U=IRM非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 W 内能内能Q+其它形式的能其它形式的能

5、E其其UIR说明：欧姆说明：欧姆定律不适用定律不适用于非纯电阻于非纯电阻电路！电路！RUItI2RtUIt I2RtI=U/R实验探究实验探究:电动机工作时能量转化的电动机工作时能量转化的电流表电流表电压表电压表实验电原理图实验电原理图电动机电动机例例1.对对电功及焦耳定律公式的理解正确的是电功及焦耳定律公式的理解正确的是A.焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解B.电电功功公公式式WUIt、焦焦耳耳定定律律公公式式QI2Rt都都适适用用于于任何电路，因此任何电路，因此W一定一定等于等于QC.非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热

6、D.电功的另一表达式电功的另一表达式W 适用于适用于所有电路所有电路A A例例2.如如图图所所示示，一一幢幢居居民民楼楼里里住住着着生生活活需需求求各各不不相相同同的的24户户居居民民，所所以以整整幢幢居居民民楼楼里里有有各各种种不不同同的的电电器器，例例如如电电炉炉、电电视视机机、微微波波炉炉、电电风风扇扇等等.停停电电时时，用用欧欧姆姆表表测测得得A、B间间电电阻阻为为R；供供电电后后，各各家家电电器器同同时时使使用用，测测得得A、B间间电电压压为为U，进进线线电电流流为为I，则则计计算算该该幢幢居民楼用电的总功率可以用的公式是居民楼用电的总功率可以用的公式是CC例例3.定定值值电电阻阻R

7、1、R2、R3的的阻阻值值均均为为2，在在电电路路中中允允许许消消耗耗的的电电功功率率的的最最大大值值分分别别为为10 W、10 W、2 W，现现将将这这三三个个电电阻阻按按照照如如图图所所示示的的方方式式连连接接，则则这这部部分电路消耗的电功率的最大值为分电路消耗的电功率的最大值为A.22 W B.12 W C.15 W D.16 WB B (2021广广东东惠惠州州实实验验中中学学期期中中)把把相相同同的的小小灯灯泡泡接接成成如如图图甲甲、乙乙所所示示的的电电路路，调调节节滑滑动动变变阻阻器器使使灯灯泡泡均均正正常常发发光光，两两电电路路所所消消耗耗的的电电功功率率分分别别用用P甲甲和和P

8、乙乙表示，则下列结论正确的是表示，则下列结论正确的是A.P甲甲3P乙乙 B.P甲甲3P乙乙C.P乙乙3P甲甲 D.P乙乙3P甲甲针对训练A A例例4.(2021九九江江一一中中月月考考)有有一一个个直直流流电电动动机机，把把它它接接入入0.2 V电电压压的的电电路路时时，电电动动机机不不转转，测测得得流流过过电电动动机机的的电电流流是是0.4 A；把把它它接接入入2 V电电压压的的电电路路中中，电电动动机正常工作，工作电流是机正常工作，工作电流是1 A.(1)求这台电动机的内阻；求这台电动机的内阻；4(2)求电动机正常工作时的输出功率；求电动机正常工作时的输出功率；(3)如如在在正正常常工工作

9、作时时，转转子子突突然然被被卡卡住住，此此时时电电动动机的发热功率为多大？机的发热功率为多大？例例5.小小型型直直流流电电动动机机(其其线线圈圈内内阻阻为为r1)与与规规格格为为“4 V4 W”的的小小灯灯泡泡并并联联，再再与与阻阻值值为为R5 的的电电阻阻串串联联，然然后后接接至至U12 V的的电电源源上上，如如图图所所示示，小小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：(1)通过电动机的电流；通过电动机的电流；(2)电动机的输出功率电动机的输出功率P出；出；(3)电动机的效率电动机的效率.【例例】一直流电动机线圈内阻一定，一直流电动机线圈内阻一定，用手握住

10、转轴用手握住转轴使使其不能转动，在线圈两端加电压为其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 V0.3 V，电流为，电流为0.3 0.3 A A松开转轴松开转轴，在线圈两端加电压为，在线圈两端加电压为2 V2 V时，电流为时，电流为0.8 0.8 A A，电动机正常工作求该电动机正常工作时，电动机正常工作求该电动机正常工作时(1)(1)输入的电功率是多少？输入的电功率是多少？(2)(2)电动机的机械功率是多少？电动机的机械功率是多少？解解（1）（2）【例例】（多选）（多选）家用电饭锅有两种工作状态，家用电饭锅有两种工作状态，一是锅内水烧开前的加热状态，一是水烧开一是锅内水烧开前的加热状态，一是水烧开

11、后的保温状态，其电路如图所示后的保温状态，其电路如图所示R1是一电阻，是一电阻，R2是加热用的电阻丝是加热用的电阻丝，则电饭锅，则电饭锅()AS闭合时为保温状态闭合时为保温状态BS断开时为加热状态断开时为加热状态CS闭合时为加热状态闭合时为加热状态DS断开时为保温状态断开时为保温状态(思考讨论思考讨论).有四盏灯接入如图电路，其有四盏灯接入如图电路，其中中L1、L2标有标有“220V，100W”字样，字样，L3、L4标有标有“220V，40W”字样，电路接通字样，电路接通后，最暗的灯是（后，最暗的灯是（）AL1 BL2 CL3 D.L4 三、电热三、电热Q定义定义:电流通过导体产生的热量电流通

12、过导体产生的热量.公式：公式：Q=I2Rt 单位：单位：J 焦耳定律：焦耳定律：电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量Q等于电流等于电流I的二次方、的二次方、导体的电阻导体的电阻R 和通电时间和通电时间 t 三者的乘积三者的乘积 一、电功一、电功W 定义：定义：电场力电场力(或电流或电流)所做的功所做的功.公式：公式：W=IUt 单位：单位：J 1kWh=3.6106J二、电功率二、电功率P定义：定义：单位时间内电流所做的功单位时间内电流所做的功公式：公式：P=W/t=IU 单位：单位：W kW 四、热功率四、热功率P热热定义：定义：单位时间内的发热量单位时间内的发热量公式：公式：P热热=Q/t=I2R 单位：单位：W kW对纯电阻电路对纯电阻电路:电功电功=电热电热电功率电功率=热功率热功率对非纯电阻电路对非纯电阻电路:电功电功电热电热电功率电功率热功率热功率