1 电路中的能量转化 ［学习目标］ 1.理解电功、电功率、焦耳定律、热功率的概念，知道它们的区别与联系(重点)。2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系(重难点)。 一、电功和电功率 1.电功 (1)电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的 在做功。电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的。 (2)电功的计算公式：W= 。 单位：焦耳，符号为J。 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h= J。 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== 。 (3)单位：瓦特，符号为W。 (4)意义：表示电流做功的快慢。 (5)额定功率：额定功率是指用电器在额定电压下正常工作时所消耗的功率，此时流经用电器的电流就是它的额定电流。 (1)电功率越大，表示电流做功越多。( ) (2)由公式P=可知，时间越短，功率越大。( ) 例1 (来自教材改编)四个定值电阻连成如图所示的电路。RA、RC的规格为“10 V 4 W”，RB、RD的规格为“10 V 2 W”。下列按消耗功率大小排列这四个定值电阻正确的是( ) A.PA=PC
PC>PA>PD C.PD>PA>PC>PB D.PA=PC>PB=PD 二、焦耳定律 1.焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟 及 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。 (2)表达式 Q= 。 2.热功率 (1)定义：单位时间内的发热量称为热功率。 (2)公式：P热=I2R。 电烙铁通电后，电烙铁的烙铁头热得能把金属熔化，而与电烙铁相连的导线却不怎么热，为什么？ 例2 两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B并联在电路中，A的长度为2L，直径为d；B的长度为L，直径为2d，那么通电后，A、B在相同的时间内产生的热量之比为( ) A.QA∶QB=1∶8 B.QA∶QB=8∶1 C.QA∶QB=1∶2 D.QA∶QB=4∶1 例3 (多选)(来自教材改编)电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态，如图所示是电饭锅电路原理示意图，K是感温材料制造的开关。下列说法中正确的是( ) A.其中R2是供加热用的电阻丝 B.当开关K接通时电饭锅为加热状态，K断开时为保温状态 C.要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，应为2∶1 D.要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，应为(-1)∶1 三、电路中的能量转化 1.电动机工作时的能量转化关系 (1)电动机从电源获得能量，一部分转化为 ，还有一部分转化为内能。 (2)电动机的简易模型及其功率、效率 ①电动机消耗的功率(总功率)：P总=UI。 ②电动机的发热功率：P热=I2R。 ③电动机的输出功率(机械功率)P机=P总-P热=UI-I2R。 ④电动机的效率：η=×100%。 2.电池充电时的能量转化关系：电池从电源获得的能量一部分转化为电池的 能，还有一部分转化为内能。 (1)电功W=UIt在任何电路中都适用，Q=I2Rt只在纯电阻电路中适用。( ) (2)电热Q=I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。( ) (3)任何电路中的电功W=UIt，电热Q=I2Rt，且W=Q。( ) 例4 一台电风扇电动机电阻为20 Ω，接上220 V电源后正常工作，输入的电功率为66 W。 求： (1)电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流； (2)电风扇正常工作时，转化为机械能的功率和转化为内能的功率，以及电动机的效率； (3)若接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，则此时通过电动机的电流是多大？电动机消耗电能的功率和发热功率各是多大？ 纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 比较项目 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件，如电阻、电炉丝、小灯泡 电路中除电阻外，还包括能把电能转 ... ... 