2020-2021学年1 电路中的能量转化学案

这是一份2020-2021学年1 电路中的能量转化学案，共4页。学案主要包含了自学感知，探究解惑 ，课堂小结等内容，欢迎下载使用。

1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。
2．理解电热和电热功率，关注焦耳定律在生产、生活中的应用。
3．从能量转化和守恒的角度理解电功和电热的区别。
重点：
1．电功、电功率的概念、公式；
2．焦耳定律、电热功率的概念、公式。
难点：电功率和热功率的区别和联系。
学习过程：
【自学感知】
一、电功和电功率
1．电能转化为其他形式的能，是通过________做功来实现的。
2．电流做功的实质：导体中的____________对自由电荷的静电力在做功。结果电荷的________减少，其他形式的能增加。
3．静电力的功：电流在一段电路中所做的功等于电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的________。即W＝__________。
4．电功率
(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电________之比。
(2)定义式：P＝____。
(3)电功率表达式：P＝________。
(4)单位：电功的单位是_______(J)，电功率的单位是________(W)
二、焦耳定律
1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成______，跟导体的电阻及通电时间成________。即Q＝__________。
2．热功率：电流通过导体发热的功率P热＝________。
三、电路中的能量转化
1．电动机工作时能量转化关系：电动机从电源获得的能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为________。
2．功率关系：P电＝____________。而P电= _____, P热＝_____。若忽略电动机转子与轴承的摩擦和空气阻力的能量损失，则有：
P损=____; 故：UI = P机＋ I2R
3．电池充电时能量转化关系：电能转化为________能和内能。
【探究解惑 】
探究一：纯电阻电路和非纯电阻电路的比较：
【例1】 规格为“220 V 36 W”的排气扇,线圈电阻为40 Ω,求:
(1)接上220 V的电压后,排气扇转化为机械能的功率和发热的功率。
(2)如果接上220 V的电源后,扇叶被卡住,不能转动,求电动机消耗的功率和发热的功率。
规律总结：电动机电路的分析与计算
探究二：电功、电热、电功率、热功率的比较.
【例2】(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法正确的是( )
A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多
B.W=IUt适用于任何电路,而W=I2Rt=U2Rt只适用于纯电阻电路
C.在非纯电阻电路中,IU>I2R
D.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路
【例3】 有一个电风扇，标有“220 V 50 W”，某电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V的电路中，以下几种计算时间t内产生热量的方法中正确的是( )
A．Q＝ U2Rt B．Q＝Pt
C．Q＝PU2·RtD．以上三种方法均正确
探究三：串、并联电路中电功率与电阻有什么关系 ？
1、串联电路：各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比。
2、并联电路：各支路电压相同，根据P＝?^?/?，各支路电阻上的电功率与电阻成反比。
3、总功率：无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和，即：P总＝P1＋P2＋…＋Pn。
【例4】有额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W 的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，两盏电灯均能正常发光，那么电路中消耗功率最小的电路是( )
A B C D

【课堂小结】
12.1《 电路中的能量转化 》学案 答案
【自学感知】
一、电功和电功率：1、电流 2、恒定电场 电势能 3、乘积 UIt 4、时间 W/t UI
焦耳 瓦特
二、焦耳定律:1、正比 正比 I2Rt 2、I2R
三、电路中的能量转化：1、内能 2、P机＋P损 UI I2R P热 3、化学
【探究解惑 】
【例1】解析:(1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为：
I=PU=36220 A≈0.16 A,
发热功率为P热=I2R=(0.16)2×40 W≈1 W。
转化为机械能的功率为P机=P-P热=36 W-1 W=35 W。
(2)扇叶被卡住不能转动后,电动机成为纯电阻用电器,电流做功全部转化为热能,此时电动机中电流为：
I'=UR=22040 A=5.5 A,
电动机消耗的功率即电功率等于热功率:
P电'=P热'=UI'=220×5.5 W=1210 W。
答案:(1)35 W 1 W (2)1210 W 1210 W
规律总结：电动机电路的分析与计算
【例2】答案:BCD
【例3】C正确。
【例4】C正确。
【课堂小结】
两种电路
比较内容
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件,只能把电能转化为内能
除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
欧姆定律
是否适用
欧姆定律适用,I=UR
欧姆定律不适用,U>IR或I能量转化
电流做功,电能全部转化为内能
电流做功,电能除转化为内能外还要转化为其他形式的能
元件举例
电阻、电炉丝、白炽灯
电动机、电解槽等
物理量
比较项
电功
电热
电功率
热功率
意义
电流通过导体，静电力做的功，表示消耗电能的多少
电流通过导体产生的热，表示消耗的电能之中有多少转化为内能
描述了单位时间内消耗电能的多少
描述了单位时间内消耗的电能之中有多少转化为内能
表
达
式
非纯
电阻
电路
W＝qU
＝IUt
Q＝I2Rt
P＝Wt＝IU
P′＝Qt＝I2R
W＞Q
P＞P′
纯电
阻
电路
W＝qU＝IUt＝I2Rt＝U2Rt
即W＝Q
P＝IU＝I2R＝U2R
即P＝P′