4.4电路中的能量转化与转移

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1、教学目标:1.知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.掌握焦耳定律，弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.教学重点难点:知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别，能用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题教学过程:一自主学习(一)电功和电功率1．电功：(1)定义：移动电荷所做的功，简称电功．(2)公式：W＝，此式表明电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U与电路中的电流I和通电时间t三者的．(3)国际单位制中的单位是：焦耳，符号是J.2．电功率：(1)电流所做的功与做这些功所用时间的

2、比值叫做电功率，它在数值上等于单位时间内电流所做的功．(2)公式：P＝＝UI，此式表明一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的(3)国际单位制中的单位是：瓦特，符号是W,1W＝1J/s.(二)焦耳定律热功率1．焦耳定律：(1)内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的成正比，跟电阻值成正比，跟成正比．(2)公式：Q＝.(3)焦耳热：通过电阻而产生的热量称为焦耳热．学习必须如蜜蜂一样，采过许多花，这才能酿出蜜来。——鲁迅62．热功率：(1)电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值，叫做热功率．(2)公式：P热＝＝(三

3、)电路中的能量转化1．在纯电阻元件中，电流使电阻发热，电能全部转化为内能，电功率等于热功率，即P电＝P热．2．在电动机、电解槽等用电器中，电能要分别转化为机械能、化学能等，还有一部分转化为电阻的内能，这时P电＝P热＋P其他．3．式子IE＝IU＋I2r的物理意义是：电源把转化为电能的功率IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和.二．合作探究(一)电功和电功率在日常生活中，经常会用到家用小电器，例如电吹风、电熨斗等，它们都会分为几挡，像电吹风可以吹暖风和热风．它们都是通过电流做功把电能转化为热能的．1．电流做功的实质是什么？

4、2．设加在一段电路两端的电压为U，通过电路的电流为I，试推导t时间内电流做功的表达式及电功率的表达式．[要点提炼]1．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少量．2．电功的实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功．3．电功率P＝＝IU，表示电流做功的快慢．(二)焦耳定律和热功率1．某同学家中有一只电炉，电阻为50Ω，试计算该电炉接到220V电源上在100秒的时间内消耗的电能和产生的热量．2．某同学家中有一电风扇，电阻为80Ω，当加上220V的电压时电流为0.25A，试计算该风扇工

5、作100秒时间消耗的电能和产生的热量．学习必须如蜜蜂一样，采过许多花，这才能酿出蜜来。——鲁迅63．通过上面的计算比较消耗的电能和产生的热量之间的关系．[要点提炼]1．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能．W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t；P＝P热＝UI＝I2R＝.2．非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路．W＝UIt＝Q＋E其他>Q＝I2Rt；P＝UI＝P热＋P其他>P热＝I2R.(三)闭合电路中的功率根据闭合电路的欧姆定律，推导闭合电路中能量的转化关系，并解释各项的物理意义．[要点提炼]1．闭合

6、电路中的能量转化关系：EI＝U内I＋U外I，对于纯电阻电路该式可写为EI＝I2r＋I2R.电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的能力．2．电源的效率η＝×100%＝×100%.三．自我检测例1　下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(　　)A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路C．在非纯电阻电路中，UI>I2RD．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路例2　额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的灯泡两盏，若接在电压为220V的

7、电路上，使两盏灯炮均能正常发光，且消耗功率最小的电路是(　　)学习必须如蜜蜂一样，采过许多花，这才能酿出蜜来。——鲁迅6例3　如图1所示的电路中，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，电动机的电阻R0＝1.0Ω，电阻R1＝1.5Ω.电动机正常工作时，电压表的示数U1＝3.0V，求：(1)电源释放的电功率；(2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率；(3)电源的输出功率和效率．四.巩固练习1．(功率P＝UI，P＝I2R，P＝的区别)关于三个公式P＝UI，P＝I2R，P＝的适用范围，以下说法正确的是(　　)A．第一个公式普遍适用于

8、求电功率，后两式普遍适用于求热功率B．在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率C．在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义D．由U＝I