电路中的能量转化-PPT课件

D．电冰箱、电视机和空调器
)
【解析】 电路中允许的最大功率为Pm＝UI＝2 860 W.用电器的功
率之和大于Pm时，用电器就不可以同时使用，故C正确．
【答案】 C
1
2
3
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5
6
7
8
9
10
内容索引
3．夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一
空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图所示，此空调
两端接入电路，各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD.则实际功率的大
小关系为
(
)
A．PA＝PB，PC＝PD
B．PA＝PD＞PB＝PC
C．PD＞PA＞PB＞PC
D．PB＞PC＞PD＞PA
1
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10
内容索引

根据R＝

【解析】

根据P＝

得RA＝RB＜RC＝RD.由电路图知UB＝UC，
验装置、实验过程，以及通过精确测量所得到的发现：当一种已知量
的伏打电在已知时间内通过一金属导体时，无论该金属导体的长度、
直径和无论是何种金属，其所放出的热总是与它的电阻及通过导体的
电流强度的平方成正比．
内容索引
1．对物理现象的研究通常有理论探究和实验探究两种途径，焦
耳是通过什么途径研究电流在导体中的发热规律的？
它进行了多方面的实验测试.1838年，在父亲的支持下，焦耳在工厂
里建造了一个实验室，开始了他最初的实验研究，在测试中，焦耳注
意到电机和电路中的发热现象，他想到这和机件运
转中的摩擦生热一样，都是动力损失的原因，这促

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
W”字样，L3和L4都标有“220 V
100
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。
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，
C．电炉和电动机两端电压相等
D．电炉两端电压小于电动机两端电压
如图所示，直流电动机线圈的电阻为R，当该电动机正常工作
时，电动机两端电压为U，通过电动机的电流为I，则（
）
A．电动机内部的发热功率为I2R
B．电动机的机械功率为IU
C．电动机的总功率为IU
D．电动机机械功率为IU－I2R
如图所示，是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内
且电路中消耗功率最小的电路是(
)
B.W＝UIt
2

适用于任何电路，而W＝I2Rt＝

C.在非纯电阻电路中，UI>I2R
D.焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
只适用于纯电阻电路
（多选）一只电炉的炉丝和一台电动机的线圈电阻相同，都为R，
若把二者串联在电路中，电炉和电动机都正常工作，则 ABD
A．电炉和电动机的热功率相等
B．电动机的功率大于电炉功率
电阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表
示数UV＝110 V．试求：
(1)通过电动机的电流；
(2)输入电动机的电功率；
(3)若电动机以v＝1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量个问题：在纯电阻电路中

电路， 电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功
率之和.
(1)串联电路：总＝总＝(＋＋ … ＋)＝＋＋ …
＋
(2)并联电路：总＝总＝(＋＋ … ＋)＝＋＋ …
＋
焦
耳
定
律
贰
焦耳（James Prescott Joule，
1818—1889），英国物理学家。用
第十二单元
第一节
电路中的能量转化
壹
贰
参
电路
中的
能量
转化
焦
耳
定
律
电
功
和
电
功
率
目
录
电
功
和
电
功
率
壹
电能转化为热能
电能转化化为其它形式的能，是通过电流做功来实现的。
这些过程中是如何实现电能与其他各种形式的能量间
的转化的？
电功
电流做功的实质：恒定电场对自由电荷的静电力作正功，
所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。
q=It
W=UIt
W=qU
（2）表达式：W =
qU= UIt
适用一切电路
物理意义：量度电能转化为其它形式的能的多少。
电流做功的过程就是电能转化成其它能的过程
电流做多少功，就有多少电能转化成其它形式的能
决定因素：电功与通过用电器的电量（通过用电器的电流和通电时
• (2)电动机输入功率和输出功率各是多少？
• (3)10 s内电动机可以把重物匀速提升多高？
• (4)这台电动机的机械效率是多少？
•解析：电动机工作时，其电路为非纯电阻电路，它从电源获取的功率一部分转化
为线圈的热功率，另一部分转化为电动机的机械功率。

4
1．电功、电功率和焦耳定律 (1)电功 ①定义：电路中电场力移动电荷所做的功． ②公式：W＝qU＝UIt(适用于任何电路) ③实质：电能转化为其他形式的能 (2)电功率 ①意义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢．
5
②公式：P＝Wt ＝UI(适用于任何电路) (3)电热与热功率 ①电热：电流通过导体产生的热量，由焦耳定律来计算，即 Q＝I2Rt(适用于任何电路)． ②热功率：单位时间内热量的表达式 P＝Qt ＝I2R(适用于任何电路)．
8
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
9
2．如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源的内电阻， 以下说法中正确的是( D ) A．当R1＝R2＋r时，R2上获得最大功率 B．当R1＝R2＋r时，R1上获得最大功率 C．当R2＝R1＋r时，R1上获得最大功率 D．当R2＝0时，电源的输出功率可能最大 解析：当R1＋R2＝r时，即R2＝0而R1＝r时电源输出功率可能最大，D正确．当R2＝R1 ＋r时，R2获得最大功率，A错；R2＝0时，R1获得最大功率，BC错．
28
答案：(1)3 Ω 0.75 W (2)0 2 W
(对应学生用书第 95 页)
29
(2010 年课标全国卷，19)电源的效率 η 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率 之比．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中 U 为路端电压，I 为干路电流，a、b 为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为 ηa、ηb.由图可知 ηa、ηb 的值分别为( D )
高三物理复习课件（导与练福建）第7章
第三课时 电路中的能量
1
(对应学生用书第 93 页)
2
1．理解电功、电功率的概念和公式，能进行有关的计算． 2．理解焦耳定律，并会应用定律计算相关问题． 3．知道电功率与热功率的区别与联系． 4．理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化．

纯电阻电路与非纯电阻电路 [学透用活]
1．两种电路的比较
两种电路 比较内容
纯电阻电路
非纯电阻电路
电路中只有电阻元 除电阻外还包括能把电
元件特点 件，只能把电能转 能转化为其他形式能的
化为内能
用电器
欧姆定律
服从欧姆定律， I＝UR
不服从欧姆定律，U>IR
或
U I<R
能量转换
电流做的功全部转 化为电热
示消耗电能 能之中有 耗电能 有多少转化
的多少 多少转化 的多少 为内能
为内能
非纯电 表 阻电路 达 式 纯电阻
电路
W＝qU＝IUt Q＝I2Rt
W>Q W＝qU＝IUt＝
I2Rt＝UR2t 即 W＝Q
P＝Wt ＝ P′＝Qt ＝
IU
I2R
P>P′
P＝IU＝I2R＝UR2 即 P＝P′
[典例2] 规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为 40 Ω，求：
第十二章 电能 能量守恒定律
第 1 节 电路中的能量转化
课标要求 1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。 2．理解电热和电热功率，关注焦耳定律在生产、生活中的应用。 3．从能量转化和守恒的角度理解电功和电热的区别。
一、电功和电功率 1．填一填 (1)电流转化为其他形式的能，是通过 电流 做功来实现的。 (2)电流做功的实质：导体中的 恒定电场 对自由电荷的静电力在 做功。 (3)静电力的功：电流在一段电路中所做的功等于电路两端的电 压 U、电路中的电流 I、通电时间 t 三者的乘积。即 W＝ UIt 。
②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．
()
Gmm′R2m＝m′4π2T20Rm，解得m＝4π2R3mGT20

������ = ������������������������ 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方 成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。
——焦耳定律
新知讲解
二、焦耳定律
1．焦耳定律：
������ = ������������������������
（1）焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。
课堂练习
4.加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线
圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（ C ）
������. ������
������. ������2/������
������2������ ������. ������2
������2������ ������. ������ − ������2
MA
S
解：电动机转动时，电路为非纯电阻电路，有������非
<
������ ������
。
若将玩具电动机卡住，则电路变为纯电阻电路，有������纯
=
������ ������
，
即������纯 > ������非。电流变示数变大。
课堂练习
2.关于电功，下列说法中正确的有（AC ）
A．电功的实质是电场力所做的功 B．电功是电能转化为内能 C．电场力做功是电能转化为其他形式能量的量度 D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等
课堂练习
3.对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ CD ）
������. ������ = ������2������
������2 ������. ������ = ������
������. ������ = ������������

电能全部转化为内能 电功等于电热
在非纯电阻电路中 （如电动机）
电能大部分转化为机械能但不可避 免的一小部分转化为内能
欧姆定律不适用于 非纯电阻电路！
电路中的功率分配
串联电路各个电阻消耗的电功率跟它们的电阻有什么关系？（纯电阻电路）
因为串联电阻的电流I一样，电压与电阻正比，而P=UI即功率与电压正，所 以功率正比于电阻
电功率
理解额定功率和实际功率 会计算电路中的总功率 理解并掌握电功和电功率
电功的实质
电流做功的实质 导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功
自由电荷在静电力作用下沿静电力的方向做定向移 动，结果电荷的电势能减小，其他形式的能增加
电功的实质
如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中 就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电 流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?
单位： 焦，符号：J 常用单位有千瓦时（kW·h)
物理意义：反映了“多少电能转化为其他形式的能”
电功的反思
电路中如有白炽灯、电炉、电动机等元件，电功与这些元件的种类有关吗？ 电功W（消耗了多少电能）只与元件两端的电压U，通过的电流I和通电时间 t有关，与元件的种类无关。
不同的用电器电流做功的快慢不同
对于bc串联部分，由于电压相等，b 的电阻小，因此
这些用电器有什么共同点？ 电能全部转化为内能
电流通过导体产生的热量，即电热应该如何计算？
焦耳定律
知道并理解电流热效应 理解并掌握焦耳定律 理解并掌握热功率
焦耳定律
在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等） 电能全部转化为热能，电功等于电热
焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q 等于电流I的二次方、导体的电阻R 和通电时间 t 三者的乘积 最初是焦耳用实验直接得到的

因是（ C ）
A．通过电炉丝的电流大，而导线电流小
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以不热
C．铜导线的电阻比电炉丝小得多，在串联的情况下铜导线的发热量小
D．电炉丝的两端电压比铜导线两端的电压小得多
课堂练习
4．某电阻的阻值为5Ω，通过的电流为2A，则它在10s的时间内产生
的热量为（ B ）
新知讲解
一、电功和电功率
1、电功
（1）定义：电场力(或电流)所做的功叫做电功。电能转化为其他形式
的能，是通过电流做功来实现的。
（2）电流做功实质：是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。
自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少
，其他形式的能增加。
新知讲解
试推导电功的表达式
问题：如图表示一段电路，这段电路两端的
P= =
= I2R
t
t
（2）公式：
适用于
= 2
热
热功率P等于通电导体中电流 I 的二次方与导体电阻R 的乘积。
（3）物理意义：表示电流发热的快慢．
（1）纯电阻电路中
P=UI
（2）非纯电阻电路中


W=UIt =Q=I2 Rt = t

2
P热 I 2 R
；
U
R
。
2.如图是常见的 LED 显示屏．现有一显示屏是由某种型号的
)
2
3
A．1.0×10 W B．1.0×10 W
C．1.0×104 W D．1.0×106 W
3.
(多选)如图所示的电路中，L1、L2 是两个不同的小灯泡，a、b
间有恒定的电压，它们都正常发光，当滑动变阻器的滑片向右滑动

在电压恒为 U 的电源上，电路中的电流为 I。电阻两端的电压为 U1，电功率
为 P1；灯泡两端的电压为 U2，电功率为 P2，则下列关系式正确的是( )
A．P1＝UI
√B．U2＝U－IR
C．P2＝U2R
D．U1＝U－IR
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第十二章 电能 能量守恒定律
10
解析：电阻的电功率为 P1＝U1I，故 A 错误；电阻两端的电压为 U1＝IR，灯 泡两端的电压为 U2＝U－U1＝U－IR，故 B 正确，D 错误；灯泡的电功率为 P2＝U2I，故 C 错误。
第十二章 电能 能量守恒定律
第1节 电路中的能量转化
物理
第十二章 电能 能量守恒定律
1
01
必备知识 素养奠基
02
关键能力 素养形成
03
分层演练 素养达标
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第十二章 电能 能量守恒定律
2
[学习目标] 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，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路。 3．电功率和热功率的理解。
第十二章 电能 能量守恒定律
4
2．电功率 (1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。 (2)公式：P＝Wt ＝__U__I__。 (3)单位：瓦特，简称瓦，符号为 W。 (4)意义：表示电流做功的快慢。
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第十二章 电能 能量守恒定律
5
知识点 2 焦耳定律 1．焦耳定律 (1) 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___及通电时间成正比。 (2)公式：Q＝__I_2_R_t___。 (3)适用范围：任何电路。

焦耳定律
1．焦耳定律
(1)内容:电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的 电阻 R 和通电时间 t 成正比
(2)表达式: Q=I2Rt
(3)适用条件:Q=I2Rt是电热的定义式，可求任何电路中电流通 过电阻R时产生的热量（电热）
想一想
消耗电能和产生热 量相等吗？
电功 焦耳定律
电功和热量
含有电阻外，还包含有电动机，电解槽等的电路。
电热水器生成的热量 通过电热水器的电流大小为I，加热管 的电阻大小为R，电热水器通电时间为t， 推导电热水器产生的热量表达式。
电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能全 部转化为导体的内能；即电流在这段电路中的功W
等于这段电路中产生的热量Q，所以：
焦耳定律
答案 35 W 1 W 解析 排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为
I＝UP＝23260 A≈0.16 A. 发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40 W≈1 W. 转化为机械能的功率为 P机＝P－P热＝(36－1) W＝35 W.
(2)扇叶卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率.
电流所做的总功 电吹风机消耗的总电能
只是电能转化为内能的 那部分能量
像吹风机这样包含 电能 电动机的用电器
内能 机械能
消耗电能大于产生热量 电功率大于热功率
实验
电流表 电压表
想一想
1.观察电动机转动和不转动两种情况下，电压表示 数相同时，电流大小关系。 2.分析说明电动机在转动和不转动两种情形下的电 功率和热功率关系。
区别：反映电流做功快慢不同
电功率
2．电功率
电功和电功率
（1）定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫做电功率