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第一节 电路中的能量
第五章 电能与能源的可持续发展
学习目标
1.从电能转化为其他形式的能理解电功以及电功率，理解电功和能量转化的关系，形成物理观念；
2.经历探究焦耳定律的实验活动，知道焦耳定律的物理意义，关注焦耳定律在生产生活中的应用，提高科学探究和科学思维能力；
3.能从纯电阻电路和非纯电阻电路的角度区别电功和电热，形成物理观念;通过实例加深对这个特点的认识，提高科学思维能力；
4.认识闭合电路中的能量关系，形成物理观念。
【开启探索】
从能量角度研究电路
在电路中使用不同的用电器，会有不同的能量转化。生活中有多种多样的电器，这些电器将电能转化成什么能量呢？
这些都是常用的家用电器，它们共同的特点是要消耗电能，靠电流做功来工作。如何计算电流做功的多少和电流做功的快慢呢？
一、电功和电功率
1.电功：
(1) 定义：电流通过一段电路时，自由电荷在＿＿＿的推动下作定向移动， ______对自由电荷所做的功称为电功W；
(2)公式：____________；
(3)单位：国际单位是_____，
常用单位是__________，1kWh=________J；
(4)意义：
①电流做功的过程实质上是____能转化为________的能的过程；
②电功W是表示电流做功_____的物理量。
电场力
电场力
W＝Uq=UIt
焦耳J
千瓦时kWh
3.6×106
电
其他形式
多少
一、电功和电功率
2.电功率：
(1)定义：电流做功与完成这些功＿＿＿＿之比叫作电功率，用P表示；
(2)公式：_________；
(3)单位：国际单位是_______，常用单位是________，
其中，1kW=_____W；
(4)意义：电功率P是表示电流做功____的物理量。
【说明】①公式，对一切电路都适用；
②公式，对纯电阻电路适用。
所用时间
瓦特W
千瓦kW
1000
快慢
【联系生活】
家电中有一类是通电发热的用电器——电热器。
1.为什么电热器通电后会发热呢？
当电流流过导体时，自由电子与金属中的正离子会发生碰撞，电能转化为内能。
2.导体通电发热跟什么因素有关？导体通电发热如何计算？
【观察与思考】
电热的影响因素
二、焦耳定律和热功率
1.焦耳定律：
(1)内容：电流通过导体时产生的热量与＿＿＿＿＿＿成正比，与导体的＿＿及＿＿＿＿成正比；
【说明】电流通过导体产生热的现象叫做＿＿＿＿＿＿；
(2)公式： ；
(3)推导：若导体通电只是发热，则 Q=＿＿＿＿＿＿＿；
【说明】①公式Q＝I2Rt适用于＿＿电路中的电热计算；
②若电路不是纯电阻电路，电功仍为＿＿＿，电热仍为＿＿＿，但此时电功＿＿电热。
通电时间
电流的二 次方
电阻
Q＝I2Rt
电流的热效应
W=Pt=UIt=I2Rt
任何
大于
W=UIt
Q=I2Rt
二、焦耳定律和热功率
2.热功率：
(1)定义：一段电路因____而消耗的功率称为热功率；
(2)公式：______________；
【说明】
①公式P热=Q/t=I2R适用于＿＿电路中
的热功率计算；
②如果不是纯电阻电路，电功率仍为＿＿＿，热功率仍为＿＿＿＿，但此时电功率＿＿热功率。
P热＝ Q/t = I2R
发热
任何
P=UI
P热 =I2R
大于
三、闭合电路中的能量
1.电源提供的电功率为＿＿；
2.外电路上消耗的电功率为＿＿＿；
3.内电路上消耗的电功率为＿＿＿；
4.闭合电路中的功率关系为＿＿＿＿＿＿＿；
【说明】
①闭合电路中的功率关系反映了电能与其他形式的＿＿＿＿关系；
②电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的＿＿。
E r
R
K
内电路
外电路
EI
U外I
U内I
EI＝U外I+ U内I
能量转化
能力
【课堂练习】
1.关于电功和焦耳热，下列说法错误的是(　　)
A.在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
B.在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt
C.在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q＝I2Rt
D.在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝UIt
B
【课堂练习】
2.一台电动机的额定电压是220V，线圈的电阻是0.20Ω，正常工作时通过的电流是20A，则电动机内电流每秒钟所做的功及线圈电阻每秒钟产生的热量分别是（ ）
A. 4.4×103J、80J B. 4.4×103J 、2.42×105J
C. 80J、 2.42×105J D. 80J、 80J
3.如果此台电动机接上220V电源后线圈被卡住不能转动，则此时电动机的功率和发热功率分别是（ ）
A. 2.42×105W、 2.42×105W B. 4.4×103W、 4.4×103W
C. 80W、 80W D. 4.4×103W 、2.42×105W
A
A
【课堂练习】
4.额定电压都是110V、额定功率PA=110W和PB=40W的电灯两盏，若接在电压是220V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( )
A. B.
C. D.
C
【课堂练习】
5.把八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=2P乙 C．P甲=3P乙 D．P甲=4P乙
D
【课堂练习】
6.规格为“220 V，33 W”的排气扇，线圈的电阻为40Ω，求接上220V电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热功率分别为多少？
解：接上220V电压后，通过排气扇的电流
由P＝UI，得 I＝P/U＝33/220 A=0.15A
热功率为 P热＝I2R＝ 0.152× 40W=0.9W
机械功率为 P机械＝P－P热＝33W － 0.9W=32.1 W
磁钢限温开关
双金属片自动开关
电饭煲的工作原理
【联系生活】
【归纳小结】

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