人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化优质课件ppt

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现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，例如电灯、电视、电热水壶、电动汽车等。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，是通过电流做功来实现的。
电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。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。
如图一段电路两端的电压为U,通过的电流为I,
则在时间t内通过这段电路任一横截面的
上式表示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
意义：量度电能转化为其它形式的能的多少。
单位：焦(J) 千瓦时(kW·h). 1kW·h=3.6×106J
测量方法：电能表、伏安法等。
定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率（electric pwer）
单位：瓦（W）、千瓦（kW）
物理意义：电功率表示电流做功的快慢．
这个公式表示，电流在一段电路中做功的功率P等于这段电路两端的电压U与电流I的乘积。
额定功率:用电器在额定电压下的功率
实际电压:用电器实际工作时的电压
实际功率:用电器在实际电压下的功率
额定电压:用电器正常工作时电压
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;电流在这段电路中做的功 W等于这段电路产生的热量Q，即
即，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。
这个关系式最初是由焦耳通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作焦耳定律（Jule’s law）。
由于W＝Q，所以此时电功率就是电流通过导体发热的功率
热功率：(1)单位时间内导体的发热量叫做热功率;(2)热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积。
在推导的过程中，没有对电路的性质作任何限制，其中的电功率P是指电流做功的功率
在推导的过程中，我们用到了W＝Q这个条件，它要求电流做的功“全部变成热”，其中的电功率P热是指电流通过导体发热的功率。
这说明不同的运动形式在相互转化的过程中有数量上的确定关系。
焦耳定律讨论了电路中电能完全转化为内能的情况，但是实际中有些电路除含有电阻外还含有其他负载，如电动机。下面我们以电动机为例，讨论一下电路中的能量转化。
从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。
电动机刚停止工作时，我们发现外壳是热的，说明工作时有电能转化为内能。
电动机的转子与轴承均有摩擦，另外还有空气阻力。但若忽略这部分能量损失，只考虑线圈发热产生的能量损失，则有
纯电阻电路:
电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热
纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
关于非纯电阻电路的两点注意（1）当电动机通电卡住不转动时，电路应为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能；（2）只有在电动机转动时电路为非纯电阻电路，此时U＞IR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能。
纯电阻和非纯电阻电路的对比
一台电动机，线圈的电阻是0.4 Ω，当它两端所加的电压为220 V 时，通过的电流是5 A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？
1. 试根据串、并联电路的电流、电压特点推导：串联电路和并联电路各导体消耗的电功率与它们的电阻有什么关系？
2. 电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。图12.1-4是电饭锅的电路图，R1是电阻，R2是加热用的电阻丝。（1）自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由。（2）要使电饭锅在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1 R2应该是多少？
3. 四个定值电阻连成图 12.1-5 所示的电路。RA、RC的规格为“10 V 4 W”，RB、RD 的规格为“10 V 2 W”。请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻，并说明理由。