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新人教版 必修三
第十二章 电能 能量守恒定律
第1节 电路中的能量转化
课堂引入：
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？
a、电流流过电炉
b、电流流过电解槽
c、电流流过电风扇
→电能转化为热能。
→电能转化为化学能和热能
→电能转化为机械能和热能
电能转化为其它形式的能 电流做功
问题：分析下列现象，其能量是如何转化的
W=qU
q=It
W=UIt
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。
适用于任何用电器。
提高认识：（1）电流做功的本质是静电力做功；（2）根据静电场的电势差的定义式推出电流做功的表达式。
W=UIt
纯电阻电路
一.电功和电功率
2、度量方式：电势能减小量在数值上等于电功。
5、单位换算： J 1kWh=3.6×106J
1、引入目的：量度电能转化为其它形式的能的多少。
3、决定因素：电功与通过用电器的电量（通过用电器的电流和通电时间）和用电器两端的电压成正比。
4、矢量标量：标量
6、测量方法：电能表、伏安法等。
任意电路
纯电阻电路
功：
2、度量方式：
1、引入目的：反映电流（静电力）做功的快慢程度。
3、决定因素：电功率与通过用电器的电流和用电器两端的电压成正比。
5、单位换算： W 1kW=103W
4、矢量标量：标量
6、测量方法：电压表和电流表
任意电路
纯电阻电路
功率：
额定功率
用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）
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
实际功率与额定功率的关系
实际电压
大于
等于
小于
额定电压
实际功率
大于
等于
小于
额定功率
影响寿命
正常工作
不能正常工作
额定电压
例1.一根电阻丝在通过 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
BD
例2.A、B、C三个灯泡按如图所示的方式连接时,各自消耗的实际功率相同，RA:RB:RC为( 　)
A.1:1:1 B.1:2:2
C.2:1:1 D.1:4:4
A
C
B
D
例3.如图网络式电路，每个电阻均为R = 100Ω。求：
(1) C、D间接入多大电阻，可使A、B 间的总电阻与“格子”数目无关？
(2) 若该电路接上 220V的恒定电源，则电源输出功率为多少？
R
R
B
R
R
R
R
R
R
R
R
R
C
D
A
= 73.2 Ω
(1) rCD = ( - 1)R
3
(2) 834W
电流的热效应
二.焦耳定律
1.理论推导
纯电阻电路
2.两种表述：
（1）文字表述：电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
（2）公式表述：
3.实验探究：
4.适用条件：任何用电器。
热功率
1.定义:单位时间内的发热量.
　　热功率P等于通电导体中电流 I 的二次方与导体电阻R 的乘积．
P=Q /t=I2R
2.公式:
3.单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
热功率普适公式
例4.把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是 ( )
A．P甲=P乙 B．P甲=3P乙
C．P乙=3P甲 D．P乙>3P甲
B
三.电路中的能量转化
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：
纯电阻电路:
电能 → 内能
Q
I2Rt
W
UIt
=
I=U/R
M
非纯电阻电路:
电能 → 内能+其它形式的能
W
W - Q
Q
UIt
I2Rt
I＜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!
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
电能 → 内能
电能 → 内能 + 其它形式的能
Q
I2Rt
W
UIt
=
I=U/R
电功 = 电热
：W=Q
= UIt
=I2Rt
=U2t/R
电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
M
W
W - Q
Q
UIt
＞ I2Rt
I＜U/R
电功：W= UIt
电热：Q=I2Rt
电功率：P=UI
热功率：P热=I2R
电功等于电热
电功大于电热
纯电阻电路:
非纯电阻电路:
欧姆定律适用：I=U/R
电功 = 电热
=I2Rt
W=　Q
= UIt
=U2t/R
UIt
＞ I2Rt
欧姆定律不适用：I＜U/R
电功：W= UIt
电热：Q=I2Rt
电功率：P=UI
热功率：P热=I2R
例5.一台电动机，线圈的电阻是 0.4 Ω，当它两端所加的电压为 220 V 时，通过的电流是 5 A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？
有关电动机的三个功率
1．电动机的特性
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．
2．输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：
P总＝UI.
3．输出功率：电动机做有用功的功率．
4．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率 P热＝I2r.
5．功率关系：P总＝P出＋P热．
6．电动机的效率： .
例6.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）。
v
U=110V
P电= P热+ P机
其中机械功率：
P机=mgv=50×10×0.9=450瓦
电功率：
P电=UI=110×5=550瓦
∴P热=P电-P机=550-450=100瓦
∵P热=I2R=100瓦
电动机线圈的电阻为4Ω。
解：
∴R=4Ω
例7.一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗的功率是66W。求：
（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流强度。
（2）电风扇正常工作时转化为机械能和内能的功率，电机的效率。
（3）如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率。
分清输入电功率、消耗热功率、输出机械功率及它们之间的守恒关系是关键
电功 电功率 电热
电热功率
定义式
物理 意义
联系 电能转化为其他形式能量的总和
电能转化为其他形式能量的快慢
电能转化为内能的多少
电能转化为内能的快慢
电能只向内能转化时，电功与电热相等，电功率与电热功率相等
W=UIt
P =IU
Q=I2R t
P=I2R
课堂小结
“THANKS”

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