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1、电路中的电路中的能量转化能量转化人教版高中物理 必修3第十二章 电能 能量守恒定律电热水壶通电热水壶通电时，电能电时，电能转化为内能转化为内能电动机通电电动机通电时，电能转时，电能转化为机械能化为机械能蓄电池充电时，电蓄电池充电时，电能转化为化学能。能转化为化学能。我们知道我们知道能量的转化是通过做功来实现的能量的转化是通过做功来实现的，那么电能转化为其，那么电能转化为其他形式的能的过程，是通过什么做功来实现的呢？他形式的能的过程，是通过什么做功来实现的呢？功是能量转化的量度，电能转化为其他形式能的过程可以看成是电流做功功是能量转化的量度，电能转化为其他形式能的过程可以看成是电流做功的过程，我
2、们把电流通过电路时所做的功叫作电功。的过程，我们把电流通过电路时所做的功叫作电功。1.1.电功电功（1）电功：电流通过电路时所做的功。电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。一、电功和电功率一、电功和电功率（2）实质：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力在做功。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。试推导电功的表达式试推导电功的表达式问题：问题：如图表示一段电路，这段电路两端的电势差是 U，电路中的电流为 I，电荷从左向右定向移动，你能推导出这段时间t内恒定电场力对电荷所做的功吗？提示：提示：时间t内有通过电路的电荷量是多少？电场力做功和什么有关？如
3、何计算？电功的单位：焦电功的单位：焦(J)(J)千瓦时千瓦时(kWh).(kWh).1kWh 1kWh3.6103.6106 6J J电功是电能转化为其他形式能的量度。电功是电能转化为其他形式能的量度。电流做了多少功，就有多少电能（电势能）转化为其他能。（3）电功的计算表达式：表达式：WW=UIt=UIt 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。适用条件：公式适用于一切电路。适用条件：公式适用于一切电路。（1 1）电功率：）电功率：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率，用 P 表示。（3 3）单位：瓦特（）单位：瓦特（WW）
4、、千瓦（）、千瓦（kwkw）2.2.电功率电功率（2 2）表达式：）表达式：P P UIUI 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。（4 4）意义：）意义：电功率表示电流做功的快慢电功率表示电流做功的快慢。实际功率：用电器实际功率：用电器_时消耗的电功率。时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。最大功率最大功率 实际工作实际工作 额额定定功功率率：用用电电器器长长期期正正常常工工作作时时的的_，也也就就是是用用电电器器工工作作在在额额定电压定电压下的下的电功率。（用电器铭牌上所标称的功率是额定功率）电功率。（用电器铭牌上
5、所标称的功率是额定功率）（5 5）额定功率和实际功率）额定功率和实际功率电流通过电路做功时，电能会转化为哪种形式的能量，要看电电流通过电路做功时，电能会转化为哪种形式的能量，要看电路中有哪种类型的用电器。路中有哪种类型的用电器。其中，电能转化为内能是最普遍的现象。其中，电能转化为内能是最普遍的现象。电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能全部转化为内能。电流通过导体时发热是一种普遍的现象，称为电流的热效应。二、电热和热功率二、电热和热功率2.2.焦耳定律焦耳定律（1 1）表述：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟）表述：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
6、间成正比。导体的电阻及通电时间成正比。（2 2）表达式：表达式：Q=IQ=I2 2RtRt1.1.电流的热效应：电流通过导体时发热的现象。电流的热效应：电流通过导体时发热的现象。（3 3）焦耳定律适用条件：焦耳定律是一条实验定律，是通过实验）焦耳定律适用条件：焦耳定律是一条实验定律，是通过实验总结出的一条普适定律，适用于一切导体（电路）。总结出的一条普适定律，适用于一切导体（电路）。二、电热和热功率二、电热和热功率3.3.热功率热功率 （1 1）P P热热 ：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。（2 2）（3 3）p p热热=I I2 2R R 适用于
7、一切电路适用于一切电路纯纯“发热发热”元件的电功和电热元件的电功和电热电路中的电能全部转化为导体的内能，所以电流在这段电路中做的功 W UIt，等于这段电路产生的热量 Q。即：Q W=UIt 对纯发热元件，由欧姆定律得：U IR 由、可得热量 Q 的表达式：Q I2 Rt注意：不能误认为Q I2 Rt 是由 W=UIt 推导出来的。纯电阻电路中电能会完全转化为内能，如果是非纯电阻电路，纯电阻电路中电能会完全转化为内能，如果是非纯电阻电路，能量又是如何转化的呢？能量又是如何转化的呢？下面我们以电动机为下面我们以电动机为例，探讨一下电路中例，探讨一下电路中的能量转化。的能量转化。思考与讨论：当电动
8、机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪思考与讨论：当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？些功率？功率间的关系又如何？P P 电电 P P 机机 P P 损损 P P 损损P P 热热 P P 电电P P 热热 UI UI I I2 2R R三、三、电路中的能量转化电路中的能量转化（1 1）纯电阻电路：）纯电阻电路：电能完全转化为内能。例如白炽灯、电炉、电烙铁等。电1.1.纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路和非纯电阻电路（2 2）非纯电阻电路：）非纯电阻电路：电能部分转化为内能，同时还转化为其它形式的能量。例如：电动机、电解槽、电风扇等。特别提醒：特别提醒：均适用于一切电路在纯电阻电路中：在非纯电阻电路中：另外：仅适用于纯电阻电路。（1 1）电动机的功率电动机的功率 输入功率：电动机消耗的总功率 发热功率：线圈上电阻的发热功率 输出功率：即机械功率P P入入 P P总总 UIUIP P热热I I 2 2r r 三者关系为：三者关系为：UIUII I 2 2r rP P机机 P P出出=P P机机UIUII I 2 2r r2.2.含电动机电路的分析含电动机电路的分析（2 2）电动机的效率电动机的效率