資源簡介

(共40張PPT)
12.1電路中的能量轉化
復習回顧：
1、什么是多用電表？多用電表能測量哪些物理量？
2、什么是歐姆表？歐姆表的工作原理是什么？
3、歐姆表的表盤為什么不均勻？有什么特點？
4 、什么是中值電阻？中值電阻和歐姆表的內阻有什么關系？
5、 定標公式？
6、歐姆表的使用步驟？
7、二極管的特性？
8、多用電表的內部結構和工作原理？
電功和電功率
焦耳定律
電路中的能量轉化
這里輸入標題
01
02
03
04
目錄
CONTENTS
電功和電功率
PART 1
現代生活中隨處都可以見到用電設備和用電器，如電燈、電熱水壺、電動汽車、手機等。那么，你知道這些用電器中的能量是怎樣轉化的嗎？
（1）電燈工作時，把電能轉化為光能
（2）電熱水壺工作時，把電能轉化為內能
（3）電動機工作時，把電能轉化為內能和機械能
（4）手機電池充電時，把電能轉化為化學能
………
電能轉化為其它形式的能，是通過電流做功來實現的。電流做功簡稱為——電功
功是能量轉化的量度
那么電能轉化為其他形式的能的過程，是通過什么做功來實現的呢？
q
q
U
如何計算電流做的功呢？
t 內通過電路
任一橫截的電荷量
電場力做功
一、電功和電功率
1.定義:靜電力移動電荷所做的功,簡稱電功。通常也說
成是電流的功。
2.公式:電流在一段電路中所做的功,等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I、通電時間t三者的乘積,即
W = qU= UIt
3.物理意義：電功是電能轉化為其他形式的能的量度。
4.實質：靜電力對自由電荷做正功,電荷的電勢能減少，其他形式能增加。
5.單位：國際單位焦耳（J）
6.電功是標量。
1kWh=3.6×106J
測量方法：電能表、伏安法等。
7.適用于一切電路。
不同用電器做功的快慢不同，如何描述電流做功的快慢？
二、電功率
1.定義:電流在一段電路中所做的功與通電時間的比值叫作電功率,它在數值上等于單位時間內電流所做的功。
2.公式:電流在一段電路中做功的功率P等于這段電路兩端的電壓U與電流I的乘積。即
3. 單位：國際單位 瓦特 W
　1kW＝103W＝106mW=10-3MW
5. 電功率是標量
6.適用于一切電路。
4.物理意義:電功率表示電流做功的快慢。
7.額定、實際功率
（2）額定功率:用電器在額定電壓下的功率
（3）實際電壓:用電器實際工作時的電壓
（4）實際功率:用電器在實際電壓下的功率
（1）額定電壓:用電器正常工作時電壓
用電路 29寸彩電 電熨斗 電冰箱 微波爐 臺燈
額定電壓（V） 220 220 220 220 220
額定功率（W） 70～150 300～800 100～150 800～1200 40～60
用電器銘牌上所標稱的功率是額定功率，用電器在實際電壓下工作的功率是實際功率。
焦耳定律
PART 2
電熱水壺工作時，把電能轉化為內能，怎樣求產生的熱量？
最先研究這個問題的是英國物理學家——焦耳。
1837年，焦耳在父親的工廠里裝配了用電池驅動的磁電機，并對它進行了多方面的實驗測試.1838年，在父親的支持下，焦耳在工廠里建造了一個實驗室，開始了他最初的實驗研究，在測試中，焦耳注意到電機和電路中的發熱現象，他想到這和機件運轉中的摩擦生熱一樣，都是動力損失的原因，這促使他對電流的熱效應進行了定量研究.
焦耳首先把電阻絲盤繞在玻璃管上，做成一個電熱器.然后把電熱器放入一個玻璃瓶中，瓶中裝有已知質量的水，給電熱器通電并開始計時，他用鳥羽毛輕輕攪動水，使水溫度均勻.從插在水中的溫度計可隨時觀察到水溫的變化，同時，他用電流計測出電流的大小.焦耳把這種實驗做了一次又一次，1840年12月17日，年僅24歲的焦耳向皇家學會遞交了“關于伏打電產生的熱”的論文，詳細描述了他的實驗裝置、實驗過程，以及通過精確測量所得到的發現：當一種已知量的伏打電在已知時間內通過一金屬導體時，無論該金屬導體的長度、直徑和無論是何種金屬，其所放出的熱總是與它的電阻及通過導體的電流強度的平方成正比.
三、焦耳定律
1.內容:電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻及通電時間成正比。
2.公式：Q=I2Rt
3.適用于任何電路電熱的計算
⑴焦耳通過實驗得到實驗定律；
⑵這個公式推導用到了W = Q，并不是所有用電器都成立。
⑶所有用電器的熱量公式都是 Q = I 2Rt。
4. 焦耳定律理解
5.熱功率
(1)定義:電流通過導體發熱的功率。
(2)表達式:P熱=I2R。
電功率和熱功率一定相等嗎？
電路中的能量轉化
PART 3
1.純電阻電路
　　電流通過純電阻電路做功時,電能全部轉化為電阻的內能。此時電功等于電熱,W=Q=UIt=I2Rt= t,電功率等于熱功率,P=P熱=UI=I2R= 。
四、電路中的能量轉化
2.非純電阻電路
　　含有電動機、電解槽等用電器的電路稱為非純電阻電路。在非純電阻電路中,電流做的功一部分轉化為機械能或化學能,還有一小部分轉化為內能。此時電功大于電熱,W=UIt=Q+E其他>Q=I2Rt,電功率大于熱功率,P=UI=P熱+P其他>P熱=I2R。
3.純電阻電路和非純電阻電路的比較
純電阻電路 非純電阻電路
電路特點 電路中只有電阻元件,只能把電能轉化為內能 電路中包括能把電能轉化為除內能外的其他形式能的用電器
是否遵循歐姆定律 遵循歐姆定律,I= 不遵循歐姆定律,U>IR,即I<
能量轉化 電流做功,電能全部轉化為內能 電流做功,電能除轉化為內能外,還要轉化為其他形式的能
元件舉例 電阻、電爐絲、白熾燈等 電動機、電解槽等
電功 W=UIt=I2Rt= t W=UIt
電熱 Q=I2Rt=UIt= t Q=I2Rt
電功率 P=UI=I2R= P=UI
熱功率 P熱=I2R=UI= P熱=I2R
例1.(多選題)(2024河北廊坊月考)如圖所示,某掃地機器人
的電池容量為2 000 mA·h,額定工作電壓為15 V,額定功率
為30 W,則下列說法正確的是(　　)
A.該掃地機器人正常工作時的電流是2 A
B.該掃地機器人的電阻是7.5 Ω
C.題中mA·h是能量的單位
D.該掃地機器人充滿電后能夠正常工作的時間約為1 h
AD
例2.(單選)(2024山西臨汾期中)白熾燈A和B的額定功率相同,A燈的額定電壓大于B燈的額定電壓,假設兩燈電阻均保持不變,則(　　)
A.兩燈正常發光時,IA>IB
B.兩燈電阻RAC.將兩燈串聯后接入電路中,兩燈的功率PA>PB
D.將兩燈并聯后接入電路中,兩燈的功率PA'>PB'
C
例3. .(單選)(2024湖南邵陽期中)現有標有“110 V　40 W”的燈泡L1
和標有“110 V　100 W”的燈泡L2及一只最大阻值為500 Ω的滑動
變阻器R,將它們接在220 V的電路中,在如圖所示的幾種接法中,最合
理的是(　　)
　
　
C
例4. .(單選)四個定值電阻按圖示連接方式連入電路,其中
RA、RC的規格為“10 V,4 W”,RB、RD的規格為
“10 V,2 W”,則下列關于這四個電阻消耗功率的比值關系
正確的是(　　)
A.
C.
D
例5. .(單選)(2024江蘇揚州月考)兩根由同種材料制成的均勻電阻絲A、B串聯在電路中,A的長度為L,直徑為d;B的長度為2L,直徑為2d,那么通電后在相同的時間內產生的熱量之比為(　　)
A.QA∶QB=1∶2　　B.QA∶QB=2∶1
C.QA∶QB=1∶1　　D.QA∶QB=4∶1
B
例6.如圖， 輸電線路兩端的電壓U為220 V，每條輸電線的電阻R為5 Ω，電熱水器A的電阻RA為30 Ω。求電熱水器A上的電壓和它消耗的功率。如果再并聯一個電阻RB 為40 Ω 的電熱水壺 B，則電熱水器和電熱水壺消耗的功率各是多少？
(1).電動機的功率
　　當電動機正常工作時,要分清電動機的總功率(輸入功率)、輸出功率和熱功率。
4.電動機的功率問題
輸入功率 電動機消耗的電功率(總功率),由電動機兩端的電壓和通過的電流決定,P總=UI
熱功率 電動機線圈有電阻,電流通過線圈時要發熱,P熱=I2r
輸出功率 電動機做有用功的功率,P出=Fv,F為電動機產生的牽引力,v為使物體獲得的速度大小
功率關系 P總=P出+P熱
2.電動機功率問題的分析方法
(1)抓住兩個關鍵:確定電動機兩端的電壓U和電流I是解決問題的關鍵。若能求出U、I,就能
確定電動機的輸入功率P總=UI,根據電流I和線圈電阻r,可求出熱功率P熱=I2r,最后求出輸出功
率P出=P總-P熱。
(2)間接確定電動機的電壓U和電流I:首先,對于其他純電阻電路,利用歐姆定律進行分析計算,確定相應的電壓、電流,然后利用串、并聯電路中的電壓關系、電流關系間接確定電動機的電壓U、電流I。
例7.一臺電動機，線圈的電阻是0.4 Ω，當它兩端所加的電壓為220 V 時，通過的電流是5 A。這臺電動機發熱的功率與對外做功的功率各是多少？
P熱＝ I2R ＝ 52×0.4 W ＝ 10 W
P電＝ UI ＝ 220×5 W ＝ 1100 W
P機＝ P電－ P熱＝ 1 100 W － 10 W ＝ 1 090 W
解：由焦耳定律可知，電動機發熱的功率為
電動機消耗的電功率為
由能量守恒定律，電動機對外做功的功率為
例8. 有一個用直流電動機提升重物的裝置,重物的質量m=50 kg,電路電壓U=120 V,當電動機以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物時,電路中的電流I=5 A,求:(取重力加速度g=10 m/s2)
(1)電動機線圈的電阻R。
(2)電動機對該重物的最大提升速度。
(3)若因故障電動機不能轉動,這時通過電動機的電流是多大,電動機消耗的電功率又為多大

答案 (1)6 Ω (2)1.2 m/s (3)20 A 2 400 W
解析 (1)電動機提升重物時,總功率P電=UI
電動機線圈發熱功率P熱=I2R
提升重物的功率P出=P機=mgv
有P電=P熱+P機,即UI=I2R+mgv
解得R= Ω=6 Ω。
(2)根據P電=P熱+P機得
P機=P電-P熱=UI-I2R=-R +
當I= 時,P機有最大值 ,即I= A=10 A時,P機max= W=600 W
根據P機max=mgvmax
解得vmax= m/s=1.2 m/s。
(3)若因故障電動機不能轉動,則通過電動機線圈的電流為I'= = A=20 A
電動機消耗的電功率為
P電'=UI'=2 400 W
謝
謝
聆
聽

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