人教版高中物理必修三 电路中的能量转化

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一、电功和电功率
1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的_静_电__力__做
功。 2．电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的
_电_压__、电路中的_电_流__、通电_时_间__三者的乘积。 (2)公式：W＝__U_I_t__。 (3)单位：国际单位是_焦_耳__，符号是 J 。
第十二章 电能 能量守恒定律
1.电路中的能量转化
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[学习目标] 1.理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。 (重点)2.理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路。 (难点)3.理解电热和电热功率。(重点)4.会从能量守恒的角度理解焦耳 定律。(难点)
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自主预习 探新知
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2．电池充电时的能量转化
电池从电源获得的能量一部分转化为_化__学_能，还有一部分转化
为内能。
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1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)电功与能量的单位都是焦耳，电功就是电能。
(× )
(2)电功与电能不同，电流做功的过程就是电能向其他形式的能
量转化的过程。
(√ )
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A．P 甲＝P 乙
甲
乙
B．P 甲＝3P 乙 C．P 乙＝3P 甲
D．P 乙>3P 甲
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B [设每个灯泡正常工作时的电流为 I，则甲图中电路的总电流 为 3I，P 甲＝12 V×3I，乙图中电路的总电流为 I，P 乙＝12 V×I，故 有 P 甲＝3P 乙，B 正确。]
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合作探究 攻重难
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功率求解的技巧 (1)在纯电阻电路中，比较用电器的电功率时，要根据已知条件 灵活选用公式，如用电器电流相同时，用 P＝I2R 比较，若电压相同 时用 P＝UR2比较，若电阻相同时，可根据 I 或 U 的关系比较。
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(2)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题 简化，但一定要明确是正比还是反比关系。
(3)电功率越大，表示电流做功越多。
(× )
(4)焦耳定律的表达式为 Q＝I2Rt，此式适用于任何电路。 ( √ )
(5)三个公式 P＝UI、P＝I2R、P＝UR2没有任何区别，它们表达相
同的意义，所示 P 即是电功率。
(× )
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2．通过电阻 R 的电流为 I 时，在时间 t 内产生的热量为 Q；若
阻元件
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串、并联电路中电功率的计算
1．串联电路功率关系 (1)各部分电路电流 I 相同，根据 P＝I2R，各电阻上的电功率与 电阻成正比。 (2)总功率 P 总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。
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2．并联电路功率关系 (1)各支路电压相同，根据 P＝UR2，各支路电阻上的电功率与电 阻成反比。 (2)总功率 P 总＝UI＝U(I1＋I2＋…＋In)＝P1＋P2＋…＋Pn。
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3．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＝Wt ＝_U__I _。 (3)单位：国际单位是瓦__特__，符号是_W_。
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二、焦耳定律
1．内容：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。
(3)当求解用电器的功率时，要明确求解的是什么功率。实际功 率与额定功率不一定相等。
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1．如图所示，一个电阻 R 和一个灯泡 L 串联接在电压恒为 U 的电源上，电路中的电流为 I。电阻两端的电压为 U1，电功率为 P1； 灯泡两端的电压为 U2，电功率为 P2，则下列关系式正确的是( )
A．P1＝UI C．U2＝U－IR
B
C
D
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思路点拨：(1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。 (2)串联电路中，功率与电阻成正比；并联电路中，功率与电阻 成反比。
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C [若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为 110 V，对 A 电 路，因为 RA＜RB，所以 UA＜UB，即 UB＞110 V，B 灯将被烧坏；对 B 电路，UB＞U 并，B 灯将被烧坏；对 C 电路，RA 可能等于 B 灯与 变阻器并联后的电阻，所以 UA 可能等于 UB，等于 110 V，两灯可能 正常发光，且电路消耗总功率为 200 W；对 D 电路，变阻器电阻可 能等于两灯并联后总电阻，可能有 UA＝UB＝U 并＝110 V，两灯可能 正常发光，且电路中消耗总功率为 280 W。综上可知，C 正确。]
电阻为 2R，电流为2I时，则在时间 t 内产生的热量为( )
A．4Q
B．2Q
C．Q2
D．Q4
C [由电热公式 Q＝I2Rt 可得 Q′＝2I2·2Rt＝12I2Rt＝Q2 ，故选项 C 正确。]
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3．把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻 器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用 P 甲和 P 乙 表示，则下列结论中正确的是( )
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3．结论 无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负 载消耗的功率之和。
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【例 1】 有额定电压都是 110 V，额定功率 PA＝100 W，PB＝ 40 W 的电灯两盏，若接在电压是 220 V 的电路上，两盏电灯均能正 常发光，那么电路中消耗功率最小的电路是( )
A
2．表达式：Q＝_I_2_R_t____。
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3．热功率
快慢
发热量
Q t
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三、电路中的能量转化 1．电动机工作时的能量转化 (1)能量关系：电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能， 还有一部分转化为内能。 (2)功率关系：电动机消耗的功率 P 电等于电动机的输出功率 P 机
与电动机损失的功率 P 损之和，即：P 电＝P 机＋P 损，P 电＝_U_I__，P 损 ＝_I_2_R___。
B．P2＝U2R D．U1＝U－IR
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C [电阻的功率 P1＝U1I，A 错误；P2＝U2I，B 错误；U2＝U－ U1＝U－IR，C 正确，D 错误。]
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纯电阻电路和非纯电阻电路
1．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
纯电阻电路
非纯电阻电路
电路中只有电 除电阻外还包括能把电能转化为
元件特点