2019-2020年高中物理第二章直流电路第6节焦耳定律电路中的能量转化教学案教科版选修3-1

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1、2019-2020年高中物理第二章直流电路第6节焦耳定律电路中的能量转化教学案教科版选修3-11.电功是指电场力移动电荷所做的功,其大小为W=UIt。2.电功率指单位时间内电流所做的功,表达式为P=IU,表示电流做功的快慢。3.焦耳定律的表达式为Q=I2Rt,热功率的表达式P热=I2R,两式可用于任何电路。4.电源工作时,把其他形式的能转化为电能的功率为IE,等于电源输出功率IU和电源内部的热功率I2r之和。5.在纯电阻电路中:W=Q即:W=IUt=I2Rt=t;在非纯电阻电路中:W>Q。一、电功 电功率1.电功(1)定义:电场力移动电荷所做的功。(2)大小:等于这段电路两端的电压U与电路

2、中的电流I和通电时间t三者的乘积。(3)公式:W=UIt。(4)国际单位:焦耳,符号J。(5)意义:电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程,电流做了多少功,表明就有多少电能转化为其他形式的能。即电功是电能转化为其他形式的能的量度。2.电功率(1)定义:电流所做的功与做这些功所用时间的比值,即单位时间内电流所做的功。(2)公式:P==UI。(3)国际单位:瓦特。符号:W。(4)大小:一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压和电路中电流I的乘积。(5)意义:表示电流做功的快慢。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二次方成正比,跟电阻值成正比,跟通电

3、时间成正比。(2)公式:Q=I2Rt。2.焦耳热电流通过电阻而产生的热量。3.热功率(1)定义:电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值。即单位时间内电阻通电所产生的热量。(2)公式:P热==I2R。4.焦耳热的应用与危害(1)应用:利用电流的热效应来加热、烘干物体,如电烙铁、电烤箱、电暖气、电炉、电饭锅、电熨斗等。(2)危害:①减少用电器的使用寿命。②烧坏用电器甚至引起火灾。三、电路中的能量转化1.电源内部的能量转化在电源内部,通过各种作用将其他形式的能转化为电能。2.电路中的能量转化(1)纯电阻电路中:P电=P热。(2)在非纯电阻电路中:P电=P热+P其他。3.闭合电路的功率分

4、析(1)公式表达:由闭合电路欧姆定律可得IE=IU+I2r。(2)物理意义:电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE,等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和。1.自主思考——判一判(1)电功越大,电功率就越大。(×)(2)只有纯电阻电路中,电热的表达式是Q=I2Rt。(×)(3)非纯电阻电路中,电热的表达式是Q=I2Rt。(√)(4)电动机工作时,消耗的电能大于产生的电热。(√)(5)电源的功率越大,其输出功率越大。(×)2.合作探究——议一议(1)根据我们的生活、生产经验列举一些常见的用电器,并说明电能主要转化为什么能?提示:①电灯,把电能转化为光能。②电热毯、电熨斗、电饭煲

5、、电热水器,把电能转化为内能(热能)。③电动机,把电能转化为机械能。④电解槽,把电能转化为化学能。(2)用电器铭牌上所标的功率有何意义?提示:用电器铭牌上所标功率指的是用电器的额定功率,即用电器能长时间正常工作时的最大功率,用电器实际工作时,其功率不一定等于额定功率,一般要小于或等于额定功率。(3)电功率与热功率的含义分别是什么,计算公式分别是什么?提示:电功率是指某段电路的全部电功率,或这段电路上消耗的全部电功率,计算公式P=IU;热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率,计算公式P=I2R。(4)对一个电动势为E和内电阻一定的电源,在对外供电的过程中,什么情况下电源的总功率最大?什么情

6、况下电源内部的发热功率最大?提示:由P总=IE,P内=I2r可知,当流过电源的电流最大时,即回路中电阻值最小时,电源的总功率和电源内部的发热功率最大。电功、电功率的计算1.串、并联电路中的功率关系串联电路并联电路功率分配==功率关系P=P1+P2+…+PnP=P1+P2+…+Pn2.额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时,电流达到额定电流I额,电功率也达到额定功率P额,且P额=U额I额。(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁,要求实际功率不能大于其额定功率。[典例] 额定电压都是110V,额

7、定功率P甲=100W,P乙=40W的电灯两盏,若接在电压是220V的电路上,使两盏电灯均能正常发光,且电路中消耗功率最小的电路是(  )  [思路点拨]⇒⇒[解析] 对灯泡有P=UI=,可知:R甲U甲,且有U乙>110V,乙灯被烧毁,U甲<110V不能正常发光,A错误。对于B电路,由于R乙>R甲,甲灯又并联变阻器,并联电阻更小于R乙,所以U乙>U并,乙灯被烧毁。对于C电路,乙

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