(核心素养目标)12.1电路中的能量转换 课件(共16张PPT)-2023-2024学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册

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(核心素养目标)12.1电路中的能量转换 课件(共16张PPT)-2023-2024学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册

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(共16张PPT)
新课导入:
现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器,例如:电灯、电热水壶、电动机、蓄电池…
那么,你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗?
电能转化为其他形式的能,
通过电流做功来实现。
新知讲解:
一、电功
如下图所示,一段电路两端的电压为 U ,通过的电流为 I ,求在时间 t 内通过这段电路任一横截面的电荷量 q 为多少?
q
q
U
时间 t 内通过横截面的电荷量:
自由电荷在静电力作用下定向移动
q = It
电场力做功:
W电 = qU
即:
W电 = UIt
新知讲解:
一、电功 W
电流在一段电路上所做的功 W 等于这段电路两端的电压 U 、电路中电流 I 和通电时间 t 三者的乘积。
1.电功:在一段电路中静电力所做的功(电流所做的功),称为电功。
2.公式:
3.单位:焦耳 符号:J
单位关系:1 度 = 1 kW·h = 3.6×106 J
适用于任何电路
新知讲解:
二、电功率 P
1.电功率:电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率。
2.公式:
电流在一段电路中做功的电功率 P 等于这段电路两端的电压 U 与电流 I 的乘积。
3.单位:瓦特 符号:W
单位关系:1 kW = 103 W = 106 mW
4.物理意义:表示电流做功的快慢。
适用于任何电路
5.无论串联、并联电路,电路消耗总功率等于各电阻消耗的功率之和。
几种常见家用电器的额定功率
用电路 29寸彩电 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯
额定电压(V) 220 220 220 220 220
额定功率(W) 70~150 300~800 100~150 800~1200 40~60
新知讲解:
二、电功率 P
P = P1 + P2 + P3 + ···
6.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)
新知讲解:
三、焦耳定律(实验定律)
电流做功的过程是电路中的能量发生转化…
1.内容:
电流通过导体产生的热量 Q 跟电流 I 的二次方成正比,跟导体的电阻 R 及通电时间 t 成正比。
2.公式:
电热( J )
适用于任何电路
3.热功率:电流通过导体发热的功率。
电流做功全部变成热量
适用于任何电路
新知讲解:
三、焦耳定律
4.电功率与热功率的区别与联系:
(1)区别:
电功率是指某段电路的总功率,即电路上消耗的全部电功率,P电=UI 。
热功率是指元件因发热而消耗的功率,P热=I2R 。
(2)联系:
对纯电阻电路而言,电功率等于热功率;
对非纯电阻电路来说,电功率等于热功率与转化为除内能外其他形式的能的功率之和。
新知讲解:
四、电路中的能量转化
(如电炉、电烙铁,白炽灯及被卡住的电动机等器件组成的电路)
1.纯电阻电路:
电流通过纯电阻电路做功时,电能全部转化为导体的内能。
W电
Q
=
UIt
I2Rt
电热器把电能转化为内能
电能
内能
=
2.非纯电阻电路:
在非纯电阻电路中,电流做功将电能除了部分转化为内能外,还转化为机械能或化学能等其他形式的能。
新知讲解:
四、电路中的能量转化
(转动的电动机或发生化学反应的电解槽等)
W其
UIt
I2Rt
>
M
电能
内能+其他形式的能
电动机把电能转化为机械能
W电
Q
欧姆定律不适用于非纯电阻电路!
新知讲解:
四、电路中的能量转化
纯电阻电路 非纯电阻电路
电功 W电= UIt W电= UIt
电热 Q = I2Rt Q = I2Rt
电功率 P电= UI P电= UI
热功率 P热= I2R P热= I2R
= I2Rt

特别提醒:计算电功时都可以用 W=Uit ,功率都可以用 P=UI ,热量都可以用Q=I2Rt ,热功率都可以用 P=I2R ,若用变形式时,就要考虑是否是纯电阻电路。
= UIt

= I2R

= UI

例题讲解:
新知讲解:
四、电路中的能量转化
3.电动机的功率和效率:
(4)电动机的效率:
(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率。
(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率。
(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率。
P入 = P电 = UI
P热 = I2r
P出 = UI - I2r
课 堂 小 结
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。
解析:
(1)由 知
电炉正常工作时:
(2)电炉的电阻:
课堂练习:
2.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( )
课堂练习:
C

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