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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
1．理解电功和电功率的概念，明确电流做功的实质。
2．理解电功和电热的区别，理解焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。
3．理解电路中的能量转化，理解电功率和热功率的区别，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路。
课前 知识梳理
PART
01
第一部分
一、电功和电功率
1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的________在做功。自由电荷在静电力的作用下做________移动，结果电荷的________减小，其他形式的能增加。
2．电功
(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。
(2)公式：W＝________。
(3)国际单位：焦耳，简称焦，符号为J。
静电力　
定向　
电势能
　UIt　
UI
　两端的电压U　
电流I　
二、焦耳定律
1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的________成正比，跟导体的________及通电时间成正比。
2．公式：Q＝________。
3．热功率
(1)定义：电流通过导体________的功率。
(2)意义：表示电流发热________的物理量。

(3)公式：P热＝____________＝I2R，单位：瓦特(W)。
二次方　
电阻
I2Rt　
发热　
快慢　
三、电路中的能量转化
1．电动机工作时的能量转化
(1)能量关系：电动机从电源获得的能量，一部分转化为________，还有一部分转化为________。
(2)功率关系：电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和，即P电＝P机＋P损，设电动机两端的电压为U，通过电动机线圈的电流为I，电动机线圈的电阻为R，则P电＝________，P损＝P热＝________。
机械能　
内能　
UI　
I2R　
2．电池充电时的能量转化
电池从电源获得的能量一部分转化为______________能，还有一部分转化为内能。
化学
√　
×　
√　
×　
课堂 深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　电功和电功率
1．电功和电功率
W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路。
2．电功的单位：在国际单位制中电功的单位是焦耳，常用单位有度千瓦时，1度＝1千瓦时＝3.6×106焦耳。
3．额定功率和实际功率
额定功率：用电器在额定电压下工作的功率。
实际功率：用电器在实际电压下工作的功率。
4．串、并联电路中的功率关系
√
√
　 　在如图所示的并联电路中，若保持通过干路的电流I不变，增大R1的阻值，下列说法正确的是(　　)
A．R1两端的电压不变
B．I1减小，I2增大
C．并联电路上的总功率减小
D．R2消耗的功率不变
R1两端的电压等于R2两端的电压，则有U1＝U2＝I2R2，由于I2增大，则R1两端的电压增大，故A错误；
由于R1的阻值增大，则并联电路的总电阻R并增大，并联电路上的总功率P总＝I2R并，由于通过干路的电流I不变，则并联电路上的总功率增大，故C错误。
知识点二　纯电阻电路和非纯电阻电路
?
(1)如图所示的是电烙铁和电熨斗，为什么这些用电器通电后会发热呢？


[提示]　电流通过用电器时电流做功，将电能转化为内能。?
(2)电烙铁通电后，电烙铁的烙铁头热得能把金属熔化，而与电烙铁相连的导线却不怎么热，为什么？
[提示]　由Q＝I2Rt可知，电烙铁的烙铁头电阻比导线的电阻大很多，因此相同时间内，Q烙铁头?Q导线。
1．纯电阻电路和非纯电阻电路
类型
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件
除含有电阻外还含有其他负载
欧姆定律
遵从欧姆定律
不遵从欧姆定律
能量转化
电流做功全部转化为电热
电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能
元件举例
电阻、电炉、白炽灯等
电动机、电解槽等
√
[解析]　电功率越大，电流做功越快，相同时间内电路中产生的焦耳热一定越多，A错误；
在非纯电阻电路中，UI>I2R，C正确；
焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路，D错误。
√
√
角度2　非纯电阻电路的分析
　 　(多选)(2024·广东中山联考)某手持小风扇额定电压为5 V，额定电流为0.2 A，内部电动机的线圈电阻为5 Ω，则下列说法正确的是(　　)
A．小风扇可把电池的电能完全转化为机械能
B．正常工作时，电动机的发热功率为0.2 W
C．正常工作时，电动机的输出功率为1 W
D．若小风扇正常工作时被卡住，流过的电流将变大
[解析]　小风扇可把电池的电能部分转化为机械能，另一部分转化为内能，故A错误；
正常工作时，电动机的发热功率P热＝I2r＝0.22×5 W＝0.2 W，故B正确；
正常工作时，电动机的输出功率P机＝UI－P热＝5×0.2 W－0.2 W＝0.8 W，故C错误；
√
[解析]　电动机为非纯电阻用电器，根据已知条件可知，电动机消耗的电能W＝UIt，根据焦耳定律可知，电动机线圈产生的热量Q＝I2Rt。
知识点三　非纯电阻电路中的能量转化
电动机的功率和效率
(1)电动机的总功率(输入功率)：P总＝UI。
(2)电动机电热的功率：P热＝I2r。
(3)若只考虑线圈发热产生的能量损失，则有电动机的输出功率(机械功率)：P机＝P总－P热＝UI－I2r。
√
　 　(2024·广东高二统考学业考试)太阳能路灯利用太阳能转化的电能提供照明，可有效地减少二氧化碳的排放。设太阳能电池板对蓄电池一天充电9 h，充电的平均功率为10 W；蓄电池的利用效率是80%，供给LED路灯的电压是24 V，电流是0.5 A，则太阳能电池板一天产生的电能可供路灯照明的时长为(　　)
A．4 h　 　 B．5 h　 　
C．6 h　 　 D．7 h
[解析]　蓄电池提供的电能W1＝Pt1×80%，路灯照明所需的电能W2＝UIt2，则有Pt1×80%＝UIt2，解得t2＝6 h。
　 　(2024·陕西渭南期中)如图所示的电路中，提升重物用的直流电动机的内阻r＝2 Ω，电阻R＝10 Ω。已知总电压U＝160 V，理想电压表的读数为110 V。
(1)R两端的电压是多少？
[解析]　电阻R两端电压
U1＝U－UV＝160 V－110 V＝50 V。
[答案]　50 V　
(2)回路中的电流是多少？
[答案]　5 A　
(3)电动机的电功率是多少？
[解析]　电动机的电功率P＝UVI＝110×5 W＝550 W。
[答案]　550 W　
(4)在电动机中发热的功率是多少？
[解析]　电动机的热功率P热＝I2r＝25×2 W＝50 W。
[答案]　50 W
(5)电动机输出的机械功率是多少？
[解析]　电动机输出的机械功率P出＝P－P热＝500 W。
[答案]　500 W
随堂 巩固落实
PART
03
第三部分
√
√
解析：电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，求解电功的公式为W＝UIt，故A正确；
当电动机正常工作时其电路是非纯电阻电路，则W＝Q＋E输出，故不能用I2Rt求电功，故D错误。
√
2．(纯电阻电路和非纯电阻电路)(多选)(2024·广东高二统考学业考试)某电动机正常工作时的电压为220 V，电流为4 A，线圈电阻为1 Ω。只考虑线圈发热所造成的能量损失，该电动机正常工作时(　　)
A．对外做功的功率为880 W
B．消耗的电功率为880 W
C．线圈发热的功率为16 W
D．线圈发热的功率为48 400 W
解析：消耗的总功率P＝UI＝220×4 W＝880 W，故B正确；
线圈发热的功率P热＝I2R＝16 W，故C正确，D错误；
电动机对外做功的功率P出＝P－P热＝864 W，故A错误。
√
√
√
√
电机工作时，有UI＝P机＋P热，可知电机输出机械功率小于UI，电机产生焦耳热的功率小于UI，电机消耗的电功率等于UI，故C正确，B、D错误。

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