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新人教版 必修三
第十二章 電能 能量守恒定律
第1節(jié) 電路中的能量轉(zhuǎn)化
課堂引入：
現(xiàn)代生活中隨處都可以見(jiàn)到用電設(shè)備和用電器，例如電燈、電視、電熱水壺、電動(dòng)汽車(chē)等。那么，你知道這些用電器中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的嗎？
a、電流流過(guò)電爐
b、電流流過(guò)電解槽
c、電流流過(guò)電風(fēng)扇
→電能轉(zhuǎn)化為熱能。
→電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和熱能
→電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能
電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能 電流做功
問(wèn)題：分析下列現(xiàn)象，其能量是如何轉(zhuǎn)化的
W=qU
q=It
W=UIt
電流做功的實(shí)質(zhì)：恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力作正功，電勢(shì)能減小，其它形式的能增加。
適用于任何用電器。
提高認(rèn)識(shí)：（1）電流做功的本質(zhì)是靜電力做功；（2）根據(jù)靜電場(chǎng)的電勢(shì)差的定義式推出電流做功的表達(dá)式。
W=UIt
純電阻電路
一.電功和電功率
2、度量方式：電勢(shì)能減小量在數(shù)值上等于電功。
5、單位換算： J 1kWh=3.6×106J
1、引入目的：量度電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的多少。
3、決定因素：電功與通過(guò)用電器的電量（通過(guò)用電器的電流和通電時(shí)間）和用電器兩端的電壓成正比。
4、矢量標(biāo)量：標(biāo)量
6、測(cè)量方法：電能表、伏安法等。
任意電路
純電阻電路
功：
2、度量方式：
1、引入目的：反映電流（靜電力）做功的快慢程度。
3、決定因素：電功率與通過(guò)用電器的電流和用電器兩端的電壓成正比。
5、單位換算： W 1kW=103W
4、矢量標(biāo)量：標(biāo)量
6、測(cè)量方法：電壓表和電流表
任意電路
純電阻電路
功率：
額定功率
用電器正常工作時(shí)電壓（銘牌上標(biāo)出的電壓）
用電器在額定電壓下的功率（銘牌上標(biāo)出的功率）
實(shí)際電壓
用電器實(shí)際工作時(shí)的電壓
實(shí)際功率
用電器在實(shí)際電壓下的功率
實(shí)際功率與額定功率的關(guān)系
實(shí)際電壓
大于
等于
小于
額定電壓
實(shí)際功率
大于
等于
小于
額定功率
影響壽命
正常工作
不能正常工作
額定電壓
例1.一根電阻絲在通過(guò) 2C 的電量時(shí)，消耗電能是8J。若在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)4C的電量，則該電阻絲兩端所加電壓U和該電阻絲在這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能E分別為 （ ）
A．U＝4V B．U=8V
C．E＝16J D．E=32J
BD
例2.A、B、C三個(gè)燈泡按如圖所示的方式連接時(shí),各自消耗的實(shí)際功率相同，RA:RB:RC為( 　)
A.1:1:1 B.1:2:2
C.2:1:1 D.1:4:4
A
C
B
D
例3.如圖網(wǎng)絡(luò)式電路，每個(gè)電阻均為R = 100Ω。求：
(1) C、D間接入多大電阻，可使A、B 間的總電阻與“格子”數(shù)目無(wú)關(guān)？
(2) 若該電路接上 220V的恒定電源，則電源輸出功率為多少？
R
R
B
R
R
R
R
R
R
R
R
R
C
D
A
= 73.2 Ω
(1) rCD = ( - 1)R
3
(2) 834W
電流的熱效應(yīng)
二.焦耳定律
1.理論推導(dǎo)
純電阻電路
2.兩種表述：
（1）文字表述：電流通過(guò)某導(dǎo)體，在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量, 跟電流的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間成正比。
（2）公式表述：
3.實(shí)驗(yàn)探究：
4.適用條件：任何用電器。
熱功率
1.定義:單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量.
　　熱功率P等于通電導(dǎo)體中電流 I 的二次方與導(dǎo)體電阻R 的乘積．
P=Q /t=I2R
2.公式:
3.單位：瓦(W) 千瓦(kW)．
熱功率普適公式
例4.把六個(gè)相同的小燈泡接成如圖甲、乙所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器使燈泡正常發(fā)光，甲、乙兩電路所消耗的功率分別用P甲和P乙表示，則下列結(jié)論中正確的是 ( )
A．P甲=P乙 B．P甲=3P乙
C．P乙=3P甲 D．P乙>3P甲
B
三.電路中的能量轉(zhuǎn)化
如圖，當(dāng)電動(dòng)機(jī)接上電源后，會(huì)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，這里涉及哪些功率？功率間的關(guān)系又如何？
思考討論：
純電阻電路:
電能 → 內(nèi)能
Q
I2Rt
W
UIt
=
I=U/R
M
非純電阻電路:
電能 → 內(nèi)能+其它形式的能
W
W - Q
Q
UIt
I2Rt
I＜U/R
說(shuō)明：歐姆定律不適用于非純電阻電路！
＞
指某段電路在某段時(shí)間內(nèi)消耗的全部電能!
指轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分電能!
純電阻電路:
非純電阻電路:
電能 → 內(nèi)能
電能 → 內(nèi)能 + 其它形式的能
Q
I2Rt
W
UIt
=
I=U/R
電功 = 電熱
：W=Q
= UIt
=I2Rt
=U2t/R
電功率=熱功率：P =P熱 = UI = I2R = U2/R
M
W
W - Q
Q
UIt
＞ I2Rt
I＜U/R
電功：W= UIt
電熱：Q=I2Rt
電功率：P=UI
熱功率：P熱=I2R
電功等于電熱
電功大于電熱
純電阻電路:
非純電阻電路:
歐姆定律適用：I=U/R
電功 = 電熱
=I2Rt
W=　Q
= UIt
=U2t/R
UIt
＞ I2Rt
歐姆定律不適用：I＜U/R
電功：W= UIt
電熱：Q=I2Rt
電功率：P=UI
熱功率：P熱=I2R
例5.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，線圈的電阻是 0.4 Ω，當(dāng)它兩端所加的電壓為 220 V 時(shí)，通過(guò)的電流是 5 A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率與對(duì)外做功的功率各是多少？
有關(guān)電動(dòng)機(jī)的三個(gè)功率
1．電動(dòng)機(jī)的特性
電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能．在電路計(jì)算中，歐姆定律不再適用．
2．輸入功率：電動(dòng)機(jī)的總功率．由電動(dòng)機(jī)電路的電流和電壓決定，計(jì)算：
P總＝UI.
3．輸出功率：電動(dòng)機(jī)做有用功的功率．
4．熱功率：電動(dòng)機(jī)線圈上有電阻，電流通過(guò)線圈時(shí)要發(fā)熱，熱功率 P熱＝I2r.
5．功率關(guān)系：P總＝P出＋P熱．
6．電動(dòng)機(jī)的效率： .
例6.某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如上圖所示，重物質(zhì)量m=50kg，電源提供恒定電壓U=110V，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中電流強(qiáng)度I=5A，求電動(dòng)機(jī)線圈電阻R（g=10m/s2）。
v
U=110V
P電= P熱+ P機(jī)
其中機(jī)械功率：
P機(jī)=mgv=50×10×0.9=450瓦
電功率：
P電=UI=110×5=550瓦
∴P熱=P電-P機(jī)=550-450=100瓦
∵P熱=I2R=100瓦
電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為4Ω。
解：
∴R=4Ω
例7.一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20Ω，接上220V電壓后，消耗的功率是66W。求：
（1）電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流強(qiáng)度。
（2）電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能的功率，電機(jī)的效率。
（3）如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求這時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率。
分清輸入電功率、消耗熱功率、輸出機(jī)械功率及它們之間的守恒關(guān)系是關(guān)鍵
電功 電功率 電熱
電熱功率
定義式
物理 意義
聯(lián)系 電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的總和
電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的快慢
電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的多少
電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的快慢
電能只向內(nèi)能轉(zhuǎn)化時(shí)，電功與電熱相等，電功率與電熱功率相等
W=UIt
P =IU
Q=I2R t
P=I2R
課堂小結(jié)
“THANKS”

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