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第十二章 电能 能量守恒定律
第1节 电路中的能量转化
情境与思考
电路的基本构成：
用电器
电源
电源：
其它能
非静电力做功
电能
用电器：
电能
静电力做功
其它能
思考：用电器中的能量是怎样转化的呢？
电炉
电源
电能
内能
电动机
电源
电能
机械能+
内能
电能
内能
电池
电源
充电
化学能+
电源
音箱
电能
声能+
内能
思考：如何度量用电器消耗的电能？
思考：如何度量用电器消耗的电能？
+
+
+
+
U
q
A
B
如图一段电路中的恒定电场，A、B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为多少？
q = It
恒定电场对自由电荷的静电力做功为多少？
W = qU
= UIt
能量如何转化，什么能转化为什么能？
电荷的电势能转化为其他形式的能
1. 电功W
：电路中静电力所做的功
W = UIt
焦（J）、
度
　1kW·h ＝
2. 电功率P电
：单位时间内电流所做的功
瓦特（W）、
千瓦（kW）
（表示电流做功的快慢）
（kW·h）
电功和电功率
单位：
单位：
3.6×106J
1. 电热
Q：
Q = I2Rt
——焦耳定律
2. 热功率P热
：导体在单位时间内产生的热量
电热和热功率
思考1：电流通过电热水器中的电热元件时，
能量怎样转化？
电能全部转化为内能
思考2：电路中产生的热量Q为多少？
电炉
电源
电动机
电源
电池
电源
充电
电源
音箱
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
非纯电阻电路：
非纯电阻电路：
电能
内能
电能
机械能+
内能
电能
内能
化学能+
电能
声能+
内能
纯电阻
电热毯
热水器
烤箱
电烙铁
白炽灯
非纯电阻
电风扇
电吹风
破壁机
无人机
电脑
电冰箱
消耗的电能转化为
内能
其它形式的能(如：机械能)
产生热量Q
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
消耗的电能全部转化为内能
W = Q
W > Q
IUt = I2Rt
IUt > I2Rt
U = IR
U > IR
U = IR只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路！
电功与电热的关系
二、电功与电热的关系
W = Q
U = IR
W = Q + E其他
U > IR
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
例1. 对计算任何用电器的电功率都适用的公式是( )
A.
B.
C.
D.
CD
电功：
W = UIt
电功率：
电热：
Q = I2Rt
热功率：
一、
P电=P热
对计算任何用电器的热功率都适用的公式是( )
A
三、欧姆定律的适用条件
1. 金属、电解液
2. 纯电阻电路
、、只适用于纯电阻电路求热功率！
、不适用于非纯电阻电路求电功率！
例2. 某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A（取g=10m/s2 ）求：
（1）电动机的线圈电阻大小和电动机的效率；
（2）若重物不慎被卡住而静止，电路中的电流又为多少？
思路：
不适用
不适用、不涉及R
= P电 - P机
二、电功与电热的关系
W = Q
U = IR
W = Q + E其他
U > IR
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
电功：
W = UIt
电功率：
电热：
Q = I2Rt
热功率：
一、
P电=P热
三、欧姆定律的适用条件
1. 金属、电解液
2. 纯电阻电路
4Ω；
81.8%
27.5A
2.某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为 U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度 I=5.0A，（取g=10m/s2 ）求：
①电动机的线圈电阻大小和电动机的效率；
②若重物不慎被卡
住而静止，电路中
的电流又为多少？
思路

不成立
P电
不涉及R
P热
P电-P机


解析
① P热=P电-P机
=UI-Fv
=UI-mgv
P热
联立解得：





②此时为纯电阻

=27.5A
=82%
例3. 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
R1
R2
R3
A
拓展1：若三电阻并联，则功率之比为( )
D
R1
R2
R3
拓展2：若三电阻以下方式连接，则功率之比为( )
R1
R2
R3
D
R1
R23
2Ω
2Ω
二、电功与电热的关系
W = Q
U = IR
W = Q + E其他
U > IR
纯电阻电路：
非纯电阻电路：
电功：
W = UIt
电功率：
电热：
Q = I2Rt
热功率：
一、
P电=P热
三、欧姆定律的适用条件
1. 金属、电解液
2. 纯电阻电路
亮
例4. 如图所示电路中，A、B两白炽灯标有 “5V、5W ”字样，C、D两白炽灯标有“10V、5W ”字样，设灯丝的电阻不随温度变化，则：
（1）在电路M、N两端加一电压时，哪只灯最亮？
（2）该电路的额定功率多大？
×
×
×
×
B
A
C
D
M
N
能量
实际功率
比较B、C：
比较A、D：
比较A、B：
5Ω
20Ω
5Ω
20Ω
故：
（1）
（2）
额定功率
不损坏情况下的最大电功率
找出最小电压或最小电流
= 7.25W
P0 = Im2(RA+R并+RD)
0.5A
0.5A
1A
1A
同学们，下课！

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