2020-2021学年1 电路中的能量转化课堂教学课件ppt

这是一份2020-2021学年1 电路中的能量转化课堂教学课件ppt，共46页。PPT课件主要包含了电流I，6×106，电功率，观图助学，知识点二焦耳定律，电流的二次方，通电时间，I2Rt，单位时间，I2R等内容，欢迎下载使用。

第1节　电路中的能量转化
知识点一　电功和电功率
[观图助学]电吹风工作时，将电能转化为什么能？电风扇工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？
(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的________和通电时间t三者的乘积。(2)公式：W＝IUt(3)单位：________，符号为J。常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“________”，1 kW·h＝____________ J。
[思考判断](1)电流做功的过程中，电能转化为其他形式的能。(　　)(2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功。(　　)(3)电流通过用电器时，电流做的功越多，说明用电器的电功率越大。(　　)(4)电功率越大，电流做功一定越快。(　　)
用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？
1.焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟________________成正比，跟导体的________及____________成正比。(2)表达式：Q＝________。2.热功率(1)定义：____________内的发热量称为热功率。(2)表达式：P＝________。(3)物理意义：表示电流____________的物理量。
[思考判断](1)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。(　　)(2)根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全相同的。(　　)(3)Q＝I2Rt适用于任何电路求热量。(　　)
标有“220 V　40 W”的白炽灯泡和“220 V　40 W”的电动机，把它们并联后接到220 V的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同的时间内产生的电热相同吗？
知识点三　电路中的能量转化
(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。(2)含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。
2.电动机的功率和效率
[思考判断](1)电动机是非纯电阻用电器，所以在任何情况下，都不能将电能全部转化为内能。(　　)(2)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热。(　　)
[观察探究](1)如图所示，电路中电流为I，通电时间为t，那么在这段时间内通过这段电路任一截面的电荷量是多少？如果这段电路两端的电势差是U，静电力做的功是多少？
(2)电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同，两者间有何关系？
答案　(1)It　IUt(2)不相同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少。电流做功的快慢用电功率表示，电流做功的多少用电功表示。电流做功的多少与做功的时间和做功的快慢有关。
[探究归纳]1.对电功的理解
(1)从力的角度看，电流做功的实质是静电力对自由电荷做功。(2)从能的角度看，电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少。(3)电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用。
[试题案例][例1] 一根电阻丝在通过2 C的电荷量时电流所做的功为8 J，若在相同的时间内通过4 C的电荷量，求：(1)电阻丝上的电流所做的功；(2)电流做功的功率是原来的几倍。
答案　(1)32 J　(2)4倍
[针对训练1] 一个电阻接入某电路后，消耗的功率为110 W，通过3 C的电荷量时，有330 J的电能转化为内能，则下列说法错误的是(　　)A.电阻两端所加电压为330 VB.通过电阻的电流为1 AC.电阻通电时间为3 sD.这个电阻的阻值为110 Ω
[观察探究]甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示。现将两灯泡串联接在电路中，两灯泡均发光，则两灯泡哪一个较亮？若将两灯泡并联接在电路中，两灯泡均发光，哪一个较亮？
答案　两灯泡串联时甲灯较亮；两灯泡并联时，乙灯较亮。
纯电阻电路中的电功率的分析与计算
2.串、并联电路中的功率关系
3.额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫作额定功率。当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率。(2)为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于额定功率。
从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和。
特别提醒：(1)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要确定是正比关系还是反比关系。(2)当分析用电器的功率问题时，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流。
[试题案例][例2] 把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串∶t并为(　　)A.1∶1 B.2∶1C.4∶1 D.1∶4
[例3] 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，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是(　　)
思路点拨(1)两电灯均正常发光时，其电压必为额定电压。(2)滑动变阻器消耗的功率最小时电路总功率就最小。
[针对训练2] 把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内(　　)
[针对训练3] (多选)如图所示，L1、L2是两个规格不同的灯泡，当它们如图连接时，恰好都能正常发光，设电路两端的电压保持不变，在将滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中，下列判断正确的是(　　)
A.滑动变阻器两端电压变大B.通过滑动变阻器的电流变小C.L1变暗，L2变亮D.L1变亮，L2变暗
解析　当滑动变阻器的滑片P向右移动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，总电阻增大，总电流减小，L1灯两端电压减小，L1灯变暗，L2和滑动变阻器两端电压增大，通过L2的电流增大，L2灯变亮，通过滑动变阻器的电流减小，故选项A、B、C正确，D错误。答案　ABC
[观察探究]如图所示为一正常工作的电动机，其工作电压为220 V。(1)电动机消耗的电能会全部转化为线圈产生的内能吗？(2)其工作电压是线圈两端电压吗？
答案　(1)一部分转化为内能。(2)不是。其工作电压大于线圈两端电压。
非纯电阻电路中的电功率、热功率的分析与计算
[探究归纳]1.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
2.电功率与热功率的区别与联系
(1)区别：电功率是指某段电路的总功率，即这段电路上消耗的全部电功率，表示电流在一段电路中做的功等于这段电路两端的电压U和通过这段电路的电流I的乘积，P电＝UI。热功率是指元件(导体)因发热而消耗的功率，电流通过元件发热的功率等于通过元件(导体)的电流的平方与电阻的乘积，P热＝I2R。(2)联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除内能外其他形式的能的功率之和。
[试题案例][例4] (多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(　　)
[例5] 规格为“220 V　36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求：(1)接上220 V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。
答案　(1)35 W　1 W　(2)1 210 W　1 210 W
方法总结　电动机电路的分析方法(1)分清是纯电阻电路还是非纯电阻电路.电动机转动时是非纯电阻电路，电动机不转动时是纯电阻电路。(2)分清要求的是电功还是电热(或热功率)，对照公式的适用条件，合理选择公式。(3)电动机的输入功率即总功率P入＝IU，电动机的发热功率P热＝I2r，电动机的输出功率P出＝P入－P热。
[针对训练4] 关于电功W和电热Q的说法正确的是(　　)
A.在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝QB.在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于QC.W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立D.W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中才成立解析　W＝UIt适用于任何电路，Q＝I2Rt也适用于任何电路，如果是纯电阻电路，则W＝Q，在非纯电阻电路中W>Q，B正确，A、C、D错误。答案　B
[针对训练5] 小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V　4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：
(1)通过电动机的电流；(2)电动机的输出功率P出；(3)电动机的效率。
流经电动机的电流I＝IR－IL＝0.6 A。(2)电动机消耗的总功率P′＝ULI＝4×0.6 W＝2.4 W电动机的热功率P热＝I2r＝(0.6)2×1 W＝0.36 W电动机的输出功率P出＝P′－P热＝2.4 W－0.36 W＝2.04 W。
答案　(1)0.6 A　(2)2.04 W　(3)85%