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第十二章 电能 能量守恒定律
1、电路中的能量转化
思考：电路中的能量转化
1、生活中常见的热水壶和风扇在工作过程中，能量是怎样转换的？
2、能量是通过什么形式进行转换的？
恒定电场对自由电荷做正功，电荷电势能减小，其它形式的能增加。
功是能量转化的量度
电流做功
电流做功的表达式
W＝qU
q=It
W ＝UIt
电功的单位：J（焦耳）、KW·h（千瓦时、度）
1kw·h=J
见图为很小的一段电路，电路两端电压为U，通过电路电流为I，则时间t内，电流做了多少功？
电流做功也有快慢之分
问题：同一部充满电的手机，待机和播放视频两种状态下，哪一种情况手机先没电？说明了什么？
思考：如何计算电功率？
电功率
单位：W（瓦）、KW（千瓦）
电功率
电功率
思考：图中用电器参数中标的功率具有什么意义？
额定功率：用电器能长时间正常工作的功率
实际功率：当用电器两端的电压小于或大于额定电压时，此时用电器的功率会随着电压的变化而增大或减小，此时的功率称为实际功率
若用电器的实际功率大于额定功率，则用电器可能会损坏；若实际功率小于额定功率，则用电器可能无法运行
欧姆定律：U=R
焦耳热
热水壶在正常工作时，通过电流为I两端电压为U，热水壶加热管的电阻为R，热水壶通电时间为t，求热水壶产生热量的表达式。
W = UIt = Q
（焦耳热）
焦 耳
焦耳定律
　　焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英国物理学家。十八世纪，焦耳用了近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，得出焦耳定律。他的实验，为能量守恒与转换定律提供了无可置疑的证据。
实验定律
电热功率：P热=I2R
焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。
焦耳定律
思考： 电流通过导体为什么会产生热量？
一段导体（恒定电流）
自由电荷在导体中定向运动
电能 动能
说明：只要导体中有电阻和电流，那么导体就会产生热量
热
焦耳定律
电动机的能量转化
电功
机械能
内能
W电=Q+ W机
W电>Q
P>P热
U>R
(不满足欧姆定律)
温馨提示：
能的转化和守恒是我们处理问题的依据！
纯电阻电路与非纯电阻电路
纯电阻电路 非纯电阻电路
概念 电阻中只有电路元件（熨斗、电热水器、烧水壶） 电路中除了电阻元件还有能把电能转化为其他形式能的用电器（电动机、电风扇）
能量转化式
区别
相同点
U=R
U>R
仍然适用W = UIt、公式
拓展：一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：
规格 后轮驱动直流永磁毅电机 车型 26"电动自行车 额定机械功率 120W
整车质量 30kg 额定转速 240r/min
最大载重 120kg 额定电压 40V
续行里程 大于40km 额定电流 3.5A
下列说法正确的是（ ）
A.电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率是120W
B.电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率是140W
C.电动机在额定电压下正常工作时的机械功率是140W
D.以上说法均不对
B
几种功率：
（1）输入功率、总功率： P电=U
（2）损耗功率、热功率： P热=I2R
（3）输出功率、机械功率： P出= P电-P热
一台电动机，线圈的电阻是0.4当它两端的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？
例题
有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A;把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。
（1）求这台电动机的电阻。
（2）求电动机正常工作时的输出功率。
（3）若在正常工作时，转子突然被卡住，则此时电动机的热功率为多大？
电动机不转时为纯电阻电路：U=R、P=P热
电动机正常工作时（U>R)突然卡壳，此时电压不变，电流会突然变大
例题
电动车安全使用提醒
讨论两个问题：在纯电阻电路中
两个电阻串联，电阻大的电功率？
两个电阻并联，电阻大的电功率？
有四盏灯，如图所示连接在电路中，L1和L2都标有“220V　100 W”字样，L3和L4都标有“220 V　40 W”字样，把电路接通后，请把它们的功率从小到大进行排序。
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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(　　)
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