物理1 电路中的能量转化示范课ppt课件

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第十二章 电能 能量守恒定律第1节 电路中的能量转化 现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，例如电灯、电视、电热水壶、电动汽车等。课堂引入那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？电能转化为其它形式的能，是通过电流做功来实现的。一、电功和电功率W=qUq=It 电流做功的实质：恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其它形式的能增加。一、电功和电功率1.电功（2）表达式：W = qU= UIt 适用一切电路（3）意义：量度电能转化为其它形式的能的多少。（5）标量,单位： J 1kWh=3.6×106J（6）测量方法：电能表、伏安法等。一、电功和电功率1.电功不同用电器做功的快慢不同，如何描述电流做功的快慢？一、电功和电功率2.电功率（1）定义：单位时间内电流所做的功（3）标量,单位换算： W (1kW=103W)（4）测量方法：电压表和电流表意义比值定义法适用一切电路额定功率:用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）实际电压:用电器实际工作时的电压实际功率:用电器在实际电压下的功率额定电压:用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）一、电功和电功率电流通过某导体产生的热量, 跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。二、焦耳定律说明：焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。实验探究二、焦耳定律热功率：(1)单位时间内导体的发热量叫做热功率;(2)热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积。 二、焦耳定律 如图，当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？思考讨论：三、电路中的能量转化 如果电路中有电动机或者正在充电的电池，那么电能除了转化为内能之外，还转化为机械能和化学能。 只含有电阻的电路，把电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件; 电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路，把电能转化为内能和其它形式的能。认识两种电路纯电阻电路：非纯电阻电路：三、电路中的能量转化纯电阻电路: 电能 → 内能QI2Rt WIUt=I=U/R非纯电阻电路:电能 → 内能和其它形式的能WW其+QIUt I2RtI＜U/R说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路！＞指某段电路在某段时间内消耗的全部电能! 指转化为内能的那部分电能!三、电路中的能量转化纯电阻电路: 非纯电阻电路:I=U/R电功 = 电热:W=IUt = =I2RtU2t/R电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热 I＜U/R电功：W= IUt电热：Q=I2Rt电功率：P = IU热功率：P热=I2R=Q三、电路中的能量转化电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能。在电路计算中，欧姆定律不再适用。三、电路中的能量转化电动机问题：1．输入功率：电动机的总功率；P总＝UI2．输出功率：电动机做有用功的功率；3．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热； P热＝I2r4．功率关系：P总＝P出＋P热5．电动机的效率： 三、电路中的能量转化电动机问题：两种电路的比较:拓展学习电功与电热的计算公式比较:拓展学习无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都可以用W＝UIt，功率都可以用P＝UI，热量都可以用Q＝I2Rt，热功率都可以用P＝I2R，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路。拓展学习规律总结：《思维导图·电势能和电势》课堂小结电路中的能量转化【典例1】（多选）一根电阻丝在通过 2C 的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为 （ ） A．U＝4V B．U=8V C．E＝16J D．E=32J典例分析【正确答案】BD【典例2】（2021·广东高一期末）下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则 P1：P2：P3等于( )A.2：3：6 B.6：3：2 C.1：2：3 D.3：2：1典例分析【正确答案】A在串联电路中，功率跟电阻成正比。【典例3】四个定值电阻连成如图所示的电路。 RA、Rc的规格为"10V 4W”，RB、RD的规格为"10V 2W”。请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻，并说明理由。A、D串联，根据P=I2R，所以PAPC；【答案】PD>PA>PC>PC典例分析【解析】【典例4】 如图所示，A、B两灯额定电压都是110 V，额定功率PA=100 W，PB=40 W，接在220 V电路上使用，使电灯能够正常发光，且电路中消耗电能最小的电路是 ( )【正确答案】C典例分析【解析】A.由于AB两个灯泡的电阻大小不同，所以直接把AB串连接入电路的话，AB的电压不会平分，AB不会同时正常发光，所以A错误；B.由于额定电压都是110V，额定功率PA＝100W、PB＝40W，由此可知RB＞RA，把灯泡A与电阻并联的话，会使并联的部分的电阻更小，所以AB的电压不会平分，AB不会同时正常发光，所以B错误；典例分析C.由于额定电压都是110V，额定功率PA＝100W、PB＝40W，由此可知RB＞RA，把灯泡B与电阻并联的话，可以使并联部分的电阻减小，可能使A与并联部分的电阻相同，所以AB能同时正常发光，并且并联电路消耗的功率与A灯泡的功率相同，所以总功率的大小为200W；D.把AB并联之后与电阻串连接入电路的话，当电阻的阻值与AB并联的总的电阻相等时，AB就可以正常发光，此时电阻消耗的功率为AB灯泡功率的和，所以电路消耗的总的功率的大小为280W；典例分析【正确答案】C【典例5】某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m/s2）。典例分析【解析】由 P电= P热+ P机机械功率： P机=mgv=50×10×0.9=450W 电功率： P电=UI=110×5=550WP热=P电-P机=550-450=100W由P热=I2R=100W故，电动机线圈的电阻为4Ω。得R=4Ω【典例6】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r＝0.6Ω，R＝10Ω，U＝160V，电压表的读数为110V，求：（1）通过电动机的电流；（2）输入到电动机的功率P入；（3）电动机的发热功率P热，电动机输出的机械功率。典例分析典例分析【解析】（1）电动机和电阻串联，所以电流相等，电阻R两端电压为：U1＝160V﹣110V＝50V，得电流为：I=5A；（2）电动机的电功率为：P＝UI＝110×5W＝550W（3）电动机的热功率为：P热＝I2R＝52×0.6W＝15W 输出的机械功率为：P出＝550W﹣15W＝535W