高中物理1 电路中的能量转化备课课件ppt

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对于这些常见的电器，它们的共同特征是什么？
在静电学中，我们怎样计算电场力做功？
如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量q=It．
则电场力做功W＝qU 即：W＝UIt 　　
1．（1）电功定义： 在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．
（3）单位：焦（J）常用单位有千瓦时（kW·h）.
　1kW·h＝3.6×106J
（2）公式 W = UQ = UIt
2．（1）电功率：单位时间内电流所做的功
（3）电功率表示电流做功的快慢．
（4）单位：瓦（W） 常用单位：千瓦（kW）．
３．额定功率和实际功率： 用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率． 用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率．
几种常见家用电器的额定功率
思考1. 判断下列说法的正误（1）电功与能量的单位都是焦耳，电功就是电能。（ ）（2）电功与电能不同，电流做功的过程就是电能向其他形式的能转化的过程。（ ）
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
实验结论： 导体产生的热量与导体电阻、通过导体的电流、通电时间有关。
1．内容：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积 ．
3.适用范围：适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁、白炽灯等。非纯电阻电路：电路中含有电动机或有电解槽的电路．
2．表达式：Q＝I2Rt.
焦耳定律的微观解释 电流通过导体时，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞，由于这种碰撞，电子在电场力的作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高。
4．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．
问题： 电功率和热功率都反映做功的快慢，二者意义是否相同？在纯电阻电路中电功和电功率的关系如何？在非纯电阻电路中电功和电功率的关系如何？
纯电阻电路:
电能 → 内能
电能 → 内能+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!
电能 → 内能
电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热
额定功率和实际功率额定功率:用电器在额定电压下工作的功率. 实际功率:用电器在实际电压下工作的功率.
输入功率和输出功率 输入功率:用电器输入端的电压与输入电流之积. 输出功率:用电器输出端的电压与输出电流之积.
思考2. 判断下列说法的正误（1）电功率越大，表示电流做功越多。（ ）（2）为了不烧坏用电器，用电器的实际功率不能大于其额定功率。（ ）（3）额定功率大的灯泡一定比额定功率小的灯泡亮。（ ）
3．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
电功和电功率、电热和热功率
三、电热Q定义: 电流通过导体产生的热量. 公式：Q=I2Rt 单位：J 焦耳定律：电流通过导体产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R 和通电时间 t 三者的乘积 ．
一、电功W 定义：电场力(或电流)所做的功. 公式：W=IUt 单位：J 1kWh=3.6×106J
二、电功率P定义：单位时间内电流所做的功公式：P=W/t=IU 单位：W kW
四、热功率P热定义：单位时间内的发热量公式：P热=Q/t=I2R 单位：W kW
对纯电阻电路: 电功=电热电功率=热功率对非纯电阻电路: 电功>电热电功率>热功率
例1：规格为“220V，1000W”的电炉，求：   （1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流 （2） 电炉的电阻
(2)电炉的电阻： R=U额2/P额 =2202/1000Ω =48.4Ω
电功率的计算式P=UI
解： (1)由P=UI知，电炉正常工作时：I额=P额/U额 =1000/220A ≈4.5A
　　1.一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
根据焦耳定律可计算热量：Q=I2Rt=6480J
例2. 如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻RM＝0.6 Ω，R＝10 Ω，U＝160 V，电压表的读数为110 V．则：(1)通过电动机的电流是多少？(2)输入到电动机的电功率是多少？(3)电动机工作1 h所产生的热量是多少？
电路中含有电动机，欧姆定律不成立
可先计算电阻R的电流，即可得电动机的电流
电动机的输入功率可用电动机的输入电压和输入电流计算
焦耳定律对于电动机同样适用
2. 一台电动机内阻为1 Ω，接到120 V的电源上．当电动机工作时，电流为10 A．问：(1)电动机输入功率是多少？(2)电动机发热功率是多少？(3)输出的机械功率是多少？解析： (1)输入功率P电＝UI＝120×10 W＝1 200 W.(2)发热功率P热＝I2r＝102×1 W＝100 W.(3)机械功率P机＝P电－P热＝1 200 W－100 W＝1 100 W.答案： (1)1 200 W　(2)100 W　(3)1 100 W
由输入电压和输入电流可计算输入功率
输出功率等于输入电流减去发热功率
额定功率相同，用P=I2R分析电流与电阻的关系
2.如下图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比R1∶R2∶R3是(　　)A．1∶1∶1 B．4∶1∶1C．1∶4∶4 D．1∶2∶2
对于非纯电阻电路，该式不成立
1、用电器正常工作的条件：
①用电器两端的实际电压等于其额定电压.②用电器中的实际电流等于其额定电流．③用电器的实际电功率等于其额定功率．
由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件. 灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程．
2、用电器接入电路时：
①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变．②用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.
纯电阻电路和非纯电阻电路
1、纯电阻电路：只含有电阻的电路、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．服从欧姆定律2、非纯电阻电路：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． 不服从欧姆定律。
W＝Q UIt＝ I2Rt
P电＝P热 UI＝ I2R
W>Q UIt > I2Rt
P电>P热 UI > I2R
1、一个电炉额定电压为220V，额定功率为800W，如果接入110V电路中，实际消耗的功率为多大?
2、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
在串联电路中，功率跟电阻成正比。
在并联电路中，功率跟电阻成反比。
3、下图所示的电路中，三电阻并联，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
4、如图，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
5、在电阻上除了标明电阻值，还标明额定功率值，这是它工作时允许消耗的最大功率，超过这个功率，电阻器就会被烧坏。现有一个“100Ω 4W”的电阻器，允许通过这个电阻器的最大电流为多大？允许加在这个电阻器两端的电压为多大？
6、有人用一个“100Ω，4W”的电阻和一个“50Ω，8W”的电阻串联，作为150Ω电阻使用，则该 150Ω电阻允许通过的最大电流为____；能承受的最大电压为_____；额定功率为 。
0.2A;30V;6W
7、如图所示，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”字样，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？
8、电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温,又不会把饭烧焦的家用电器.如图,它的电路由控制部分AB和工作部分BC组成.K1是限温开关,手动闭合,当温度达到1030C时自动断开,不能自动闭合.K2是自动开关,当温度超过800C时自动断开,温度低于700C时自动闭合.R2是限流电阻,阻值2140Ω, R是工作电阻,阻值60Ω.锅中放好适量的米和水,插上电源(220V,50Hz),手动闭合K1后,电饭锅就能自动煮好米饭并保温.(1)简述手动闭合K1后,电饭锅加热、保温过程的工作原理.(2)加热过程电饭锅消耗的电功率P1是多大?K1,K2都断开时电饭锅消耗的电功率P2是多大?(3)若插上电源后没有手动闭合K1,能煮熟饭吗?为什么?
非纯电阻电路中计算电功率只能用P=UI， 热功率只能用P热=I2R所以 正确的是 （C）
　　9、加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为( ) 　 A．P 　 B．U2/r 　　 C．P2r/U2 D．P-P2r/U2