高中物理第十二章 电能 能量守恒定律1 电路中的能量转化优秀ppt课件

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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。
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。
手机电池充电把电能转化成化学能；
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。
（2）表达式：W = qU= UIt
（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。
不同用电器做功的快慢不同，如何描述电流做功的快慢？
（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
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）
4. 额定功率和实际功率
电流做功有没有规律呢？
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。
电流通过电热水器，电炉等电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能。
说明：焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。
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。
思考：如果电路中还含有除电阻之外的其他负载，如电动机，电路中的能量又改如何转化呢？
思考：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？这种电路又有何特点？
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。
纯电阻电路:
电能 → 内能
电能 → 内能和其它形式的能
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!
3. 两种电路对比分析
电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热
关于电动机的问题具体该如何处理呢？
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。
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：
5. 纯电阻和非纯电阻电路的对比
电功与电热的计算公式比较:
规律总结：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。
《思维导图·电势能和电势》
【练习1】（2022·江苏·连云港高中高二阶段练习）DC14.8V/2200mAh的锂电池供电，额定功率为35W，当锂电池剩余电量为总容量的20%时，扫地机器人就自动回座机充电。结合上述信息，下列说法正确的是（　　）A．DC14.8V/2200mAh表示该电池输出的是交流电B．该机器人电机的额定电流为0.42AC．正常工作时机器人电动机每秒钟输出35J动能D．电池充满电后机器人正常工作约45mim后回座机充电
【练习2】（2022·山东省临沂第一中学开学考试）如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的大。下列说法错误的是（　  　）A．U形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少B．通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同C．右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
【练习3】（2022·河北沧州·高二期中）如图甲所示，用内阻不计的充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示，充电宝向手机电池充电6min后容量减小了50mAh，此过程可认为输出电流、输出电压U=5V是恒定不变的，手机电池的内阻不能忽略。则下列说法中正确的是（　　）A．充电宝输送给手机电池的电能为900JB．充电宝输出的电流为0.05AC．手机电池的内阻为10ΩD．手机电池增加的化学能为900J
【练习4】某电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220 V电压下工作。下列说法正确的是（　　）A．开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风B．吹热风时通过电热丝的电流为4 AC．吹热风时电热丝的功率为990 WD．该电吹风中电动机的内电阻为440Ω
【练习5】（2022·河南·邓州春雨国文学校高二阶段练习）如图所示，把4个完全相同的灯接成如图所示的（a）、（b）两个电路，两电路电源输出电压相同且一定，调节变阻器R1、R2使灯均正常发光，设两个电路消耗的功率分别为Pa、Pb，则（　　）A．4Pa=PbB．Pa=4PbC．Pa<4PbD．Pa>4Pb
【练习6】某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示，电源电压恒为6V，电流表的量程为“0﹣0.6A”电压表量程“0﹣3V”，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”，灯泡L标有“3V 0.9W”字样（忽略灯丝电阻变化），在实验中为了保证所有元件的安全，下列判断正确的是（　　）A．该电路中，变阻器R接入电路的阻值变化范围为0﹣20ΩB．该电路消耗的总功率的变化范围为1.2W﹣3.6WC．该电路中，电流表示数的变化范围为0.3A﹣0.6AD．该电路中，电灯消耗功率的变化范围为0.4W﹣0.9W
【练习7】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PA又因为IA>IC，根据P=I2R，所以PA>PC；
【答案】PD>PA>PC>PC
【练习8】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）。
【解析】由 P电= P热+ P机
P机=mgv=50×10×0.9=450W
P电=UI=110×5=550W
P热=P电-P机=550-450=100W
由P热=I2R=100W
故，电动机线圈的电阻为4Ω。
【练习9】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。
【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