电路中的能量转化
2.6 焦耳定律 电路中的能量转化
(4)国际单位：焦耳，符号J。 (5)意义(实质）：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。
W UI (2)公式： P t
2
(1)公式表达：由闭合电路欧姆定律可得IE＝IU＋I r。 (2)物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率 2 IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I r之和。
1．电源的总功率： P
总
EI
2．电源的内耗功率： P
內
=I r
2
3．电源的输出功率：
P UI
(1)纯电阻电路中输出功率：
t
(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。
【适用于一切电路】 【适用于纯电阻元件】
2 U 2 P热 I R UI R
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。
纯电阻电路与非纯电阻电路对比
纯电阻电路
元件特点
欧姆定律
非纯电阻电路
除电阻外还包括能把电能转 化为其他形式能的用电器
不服从欧姆定律U＞IR
U 或 I＜ R
电路中只有电阻元件
U 服从欧姆定律I＝ R
能量转化
元件举例
电流做功全部 转化为内能 电阻、电炉丝、 白炽灯等
电流做功除转化为内能外还 要转化为其他形式的能 电动机、电解槽等
电路的能量转化
电路的能量转化一、电路能量转化的基本概念说到电路，大家一定会想到灯泡、手机、电脑这些电子产品吧。
其实电路的核心作用就是让能量从一种形式转化成另一种形式。
咱们都知道，电能就是通过电流流动来传递的，但你有没有想过电流背后隐藏着的是怎样的能量转换呢？比如你按下开关，灯泡亮了，其实就是电能转化成了光能和热能。
是不是觉得有点像魔术一样？其实这不是什么神秘的魔法，只是科学原理在发挥作用罢了。
每个电路里面都充满了能量转化的奥秘，就像是把一块大石头滚下坡，随着能量的转移，结果变得不一样。
电路里的能量变化可真不少呢！比如通过电池供电的设备，电池里的化学能通过电流传导转化为电能，然后又在电路中被转化为光能、热能或者动能，真的是无处不在，无时不有的变化。
二、电流与电能的关系咱们平常用的电，常常忽视了它背后的故事。
就拿咱家里的灯泡来说吧，当你打开开关，电流就像小小的“运输工”，快速地从电池流到灯泡，带着它的“货物”——电能。
在这个过程中，电能被传送到灯泡里，电流顺着导线流动，进入灯泡里的时候，它就被灯丝给“吃掉”了。
别看灯丝小，能量它可没少吸！它把电能转化成了光能和热能，灯泡才会发亮发热，给你提供照明。
你可能会想，电流是什么？它其实就是一种能量的载体，把电能从一个地方带到另一个地方。
电流不是真的在“搬运”电能，它是以一种“波动”的形式传播的。
简单来说，电流就是能量在电路里跳跃的小精灵，带着电能去各个地方，传递到你需要的地方，完成任务。
三、能量转化的其他形式要是咱不说电路里的能量转化，光是想一想也挺有意思的！比如电风扇，它把电能转化为动能，推动扇叶转起来，送来一阵清风。
你会发现电路里不仅有光亮，还能吹风，能发热，能做很多事情。
电热水器也是一个典型的能量转化高手。
你把电能送进去，它就开始转化成热能，把水加热，不一会儿，热水就可以用了。
看似简单，背后的能量转换却是经过了精密的设计和计算的，涉及的原理可是大有学问。
电路中的电阻也起着至关重要的作用。
电路中的能量转化教案
电路中的能量转化教案一、教学目标1. 使学生理解电路中能量转化的基本概念和原理。
2. 培养学生运用能量转化原理分析和解决实际问题的能力。
3. 提高学生对电路中能量转化的认识和理解。
二、教学重点1. 能量转化的基本概念和原理。
2. 电路中电阻、电感和电容对能量转化的影响。
3. 焦耳定律和楞次定律的应用。
三、教学难点1. 理解能量转化的过程和机制。
2. 分析复杂电路中能量的转化和传递。
四、教学方法1. 讲授法：讲解能量转化的基本概念和原理。
2. 演示法：通过实验演示能量转化的过程。
3. 练习法：通过练习巩固学生对能量转化的理解。
五、教学过程1. 导入（5 分钟）通过日常生活中的例子，如电灯、电动机等，引出电路中能量转化的问题，激发学生的学习兴趣。
2. 讲授新课（30 分钟）（1）能量转化的基本概念和原理：讲解能量守恒定律、焦耳定律、楞次定律等基本概念和原理。
（2）电阻、电感和电容对能量转化的影响：分别讲解电阻、电感和电容在电路中对能量转化的影响。
（3）实际应用：通过实例分析，如电动机、变压器等，让学生了解能量转化在实际电路中的应用。
3. 实验演示（10 分钟）通过实验演示，如焦耳定律实验、楞次定律实验等，让学生直观地观察能量转化的过程，加深对能量转化的理解。
4. 练习巩固（10 分钟）布置一些练习题，让学生运用所学知识分析和解决实际问题，巩固对能量转化的理解。
5. 总结（5 分钟）对本节课的内容进行总结，强调重点和难点，提醒学生注意事项。
六、教学评价通过课堂提问、作业和测试等方式，评价学生对电路中能量转化的理解和掌握程度。
七、教学资源1. 教材：《电路原理》等相关教材。
2. 实验器材：焦耳定律实验器材、楞次定律实验器材等。
3. 多媒体设备：投影仪、电脑等。
【高中物理】电路中的能量转化+课件+高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
电功
电功率
额定功率 和实际功率
1.定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的
功，简称电功，通常也说成是电流所做的功。
2.公式：W UI t
I U R
W
I 2 Rt
U2 R
t
任意电路
纯电阻电路
3.单位：焦耳(J)，常用单位千瓦时( kw h )
“千瓦时”就是日常生活中的“度”。
1kw h 3.6106 J
4.物理意义:电功是电能转化为
电 能
其他形式能的量度。 表
电功
电功率
额定功率 和实际功率
某同学发现家里的电炖锅 上有两个档位，分别是快炖和 慢炖，这两个档位的本质区别 是什么呢？这位同学说两个档 位的电功不同，这种说法正确 吗？
区别：反映电流做功快慢不同
电功率
1.定义:单位时间内电流所做的功叫做电功率。
电流通过线圈时要发热；P热＝I2r 4．功率关系：P总＝P出＋P热 5．电动机的效率： P出 100%
P总
认识 电动机
课本例题
巩固练习
公式总结
【例1】.一个电动机，线圈电阻是 0.4 ，当它两端所加的 电压为 220 V时，通过的电流是 5 A。这台电动机每分钟所 做的机械功有多少?
解:据能量守恒定律得: IUt = I2Rt +W
问题2：电流做功怎样理解？或者说电流做功的本质是什么？ 答：电流做功的本质是导体中有恒定电场，自由电荷在静
电力作用下定向移动，这个静电力在做功。
问题3：电流做功时能量是怎样转化的？ 答：静电力对自由电荷做正功，电荷的电势能（其实电势
能就是平时我们说的电能）减少，其他形式的能增加。
电功
电功率
额定功率 和实际功率
电路中的功率与能量的转化
电路中的功率与能量的转化在电路中，功率和能量的转化是一个重要的主题。
功率和能量是电路中的两个关键概念，它们之间有着密切的联系与转化关系。
本文将详细探讨电路中的功率与能量的转化过程，帮助读者更好地理解电路的工作原理。
一、功率的定义和计算功率是描述能量转化速率的物理量，它表示单位时间内能量的转化量。
在电路中，功率通常以单位时间内消耗或释放的电能来衡量。
功率的公式为：功率（P）= 电流（I） ×电压（V）其中，功率的单位为瓦特（W），电流的单位为安培（A），电压的单位为伏特（V）。
举个例子来说明功率的计算。
假设一个电阻为R的电路中通过电流I，电压为V，则功率P的计算公式变为：P = I^2 × R 或者 P = V^2 / R从上述公式可以看出，功率与电流和电压的平方成正比。
当电流或电压增大时，功率也会相应增大。
二、能量的定义和计算能量是物体所拥有的做功能力，也是描述电路中的电能转化的物理量。
在电路中，能量通常以电容器、电感器或电池等储存器件所储存的电能来表示。
能量的公式为：能量（E）= 功率（P）×时间（t）其中，能量的单位为焦耳（J），功率的单位为瓦特（W），时间的单位为秒（s）。
举个例子来说明能量的计算。
假设一个电容器的电压为V，电容为C，则该电容器所存储的能量E的计算公式为：E = 0.5 × C × V^2从上述公式可以看出，能量与电容的平方以及电压的平方成正比。
当电容或电压增大时，能量也会相应增大。
三、功率与能量的转化在电路中，功率和能量之间存在着相互转化的关系。
当电路中的功率发生变化时，电路中的能量也会相应发生变化。
1. 电能转化为其他形式的能量当电路中的电能被电阻、电源等元件消耗时，电能会转化为其他形式的能量。
例如，电流通过电阻时会产生热量，电源将电能转化为机械能等。
这种转化过程会产生功率的损耗，使电路中的功率降低。
2. 其他形式能量转化为电能与上述过程相反，电路中的其他形式的能量也可以被转化为电能。
12.1电路中的能量转化课件-人教版高中物理必修第三册
（静电力做功----电势能变化。
电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：
若想求解用电器在导体通电时产生了多少热量，该如何计算？
电功与电 流经电动机的电流I＝IR－IL＝0.
纯电阻电路
非纯电阻电路
热的联系
与区别
常见非纯电阻电路：含有电动机的电路
如图，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?
电路中的能量转化
现代社会离不开电，初中我们学习了家庭电路有关的知识， 了解了各种用电器在使用的过程中，可以把电能转化为其他 形式的能量。 例如： 电热水壶工作：电能转化为内能 电动车充电：电能转化为化学能 电动机工作：电能转化为机械能 ......
不同用电器在工作时，能量转化过程不同。
一、电流做功的实质
电功和电热的比较
项目
电功
电热
纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：
①定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功。
电功实质是静电 电热是由于电流的热效 2．焦耳定律内容：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．
做功是能量转化的量度 （重力做功----重力势能变化；）
（合力做功----动能变化；） （静电力做功----电势能变化。）
做功伴随着能量转化
电能→其它能
什么力在做功？
一、电流做功的实质
设置如图所示电路，闭合开关之后， 小灯泡发光。回路中，电荷定向移 动，形成电流，电流方向为A-C-DE-F-B
截取导线DE中一小部分进行研究，导线中的电场如图所示：
图1 流经电阻 R 的电流 IR＝U－RUL＝125－4 A＝1.6 A 流经电动机的电流I＝IR－IL＝0.6 A.
电路中的能量转化 第1课时
二、焦耳定律
思考
为什么电视机、电扇通电时间长了会发热？ 怎样求产生的热量？
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电流的二次方成正比，
跟导体的电阻及通电时间成正比。
（2）公式： Q＝I2Rt
W UIt U 2 t I 2 Rt Q R
P电 =UI =
U2 R
=P热 =I
2R
注意
欧姆定律 I U 只适用于纯 R 电阻电路
三、电路中的能量转化
2.非纯电阻电路（电动机、电解槽等）： 以电动机为例，其能量转化过程为：
电能
机械能 热能
则W电=W机+Q热
P机= P电-P热=UI-IR 2
（4）电动机的效率：η ＝P 出×100%＝IU－I2r×100%。
P入
IU
（5）当电动机的转子被卡住时就变成了纯电阻电路。
典题剖析
例1 (多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(BCD ) 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，W I 2Rt U 2 t 只适用于纯 电阻的电路
R
C. 在非纯电阻的电路中，UI >I2R D. 焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路
典题剖析
例2 规格为“220 V 22 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接上220 V电压后，排气扇转化为发热的功率和机械能的功率； (2)如果接上电源后，扇叶被卡住(不转动)求电动机消耗的功率和发热的 功率。
解：(1)电路中的电流为 I = P额 = 22 W =0.1 A U额 220 V
电路中的能量转化教案
电路中的能量转化教案一、教学目标：1. 让学生了解电路中能量转化的基本概念。
2. 让学生掌握电路中能量转化的原理和方式。
3. 培养学生运用电路知识解决实际问题的能力。
二、教学内容：1. 电路中能量转化的基本概念。
2. 电路中能量转化的原理和方式。
3. 实际电路中的能量转化案例分析。
三、教学方法：1. 采用讲授法，讲解电路中能量转化的基本概念和原理。
2. 采用案例分析法，分析实际电路中的能量转化过程。
3. 采用小组讨论法，让学生分组讨论并解决问题。
四、教学准备：1. 电路图及相关设备。
2. 多媒体教学设备。
3. 教学课件。
五、教学过程：1. 引入新课：通过展示实际电路图，引导学生思考电路中的能量转化问题。
2. 讲解基本概念：讲解电路中能量转化的基本概念，如电能、热能、光能等。
3. 讲解能量转化原理：讲解电路中能量转化的原理，如欧姆定律、功率公式等。
4. 讲解能量转化方式：讲解电路中能量转化的方式，如电阻、电容、电感等元件的作用。
5. 案例分析：分析实际电路中的能量转化案例，如灯泡发光、电动机转动等。
6. 小组讨论：让学生分组讨论并解决问题，如分析电路中的能量损失、提高能量转化效率等。
8. 布置作业：布置有关电路中能量转化的练习题，巩固所学知识。
六、教学拓展：1. 引导学生了解电路中能量转化的应用领域，如新能源开发、节能技术等。
2. 介绍一些与电路中能量转化相关的科技发展和创新成果。
七、课堂小结：1. 回顾本节课的主要内容，让学生梳理电路中能量转化的知识点。
2. 强调电路中能量转化在实际生活中的重要性和应用价值。
八、课后作业：1. 完成相关练习题，巩固电路中能量转化的基础知识。
九、教学反馈：1. 课后收集学生的作业，对学生的学习效果进行评估。
2. 在下一节课开始时，让学生分享他们搜集到的电路能量转化实例，以此了解学生的学习情况。
十、教学改进：1. 根据学生的学习情况和反馈，调整教学方法和策略，以提高教学效果。
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U0
b
β o
M（I0,U0）
2）两者的交点坐标表示该电阻接入电 路时的路端电压与电流.
a
α I0 Im I
3）a的斜率的绝对值表示电源内阻的大 小、b的斜率的绝对值表示接入电路中
外电阻的的大小
4）图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。
当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩形面积最 大，即输出功率最大。
(b)外电路功率：P出
I
U
E2 R (R r)2
(c)内电阻功率：P内 I U内 I2 r (d )三个功率关系：P总＝P出＋P内
四、电源的输出功率随外电阻变化的讨论
①电源的总功率P总=IE 由图可知:同一功率对
②内耗功率：P内=I2r
应着两个电阻值,两个电阻 值之间有何关系呢?
③输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=I U外= I2 R外
当外电阻为纯电阻电路时
= ( -r) P出=I2R外=
E2R外 (R外+r)2
E2
2
R外
+4r
R外
当R外=r时,P出最大，且最大值为
P出m=
E2 4r
电源的功率最大时，其效率只有50℅
五、闭合电路的U-I图象
U E
N
1）右图中a为闭合电路的U-I图象，b为 部分电路(外电阻)的U-I图象
2.6 电路中的能量转化
一、电路中的能量转化
1．电源内部：其他形式的能转化为电能．同时， 电源本身也有一定的电阻．电流流过时电源也会发 热，消耗一部分电能．
2．外电路：通过电场力做功，将电源输出的电 能转化为其他形式的能量．
3．表达式： EIt＝UIt＋I2rt
EI＝UI＋I2r
4．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，闭合电路欧姆定律实质上是能量守 恒定律在闭合电路中的具体体现．
由于闭合电路中内、外电路的电流相等，
由 E U外 U内
得 EI U外I U内I 1．电源提供的功率（电源功率） P总 EI
2．电源的输出功率（外电路得到的功率）
P外 U外I
3．电源内阻上的热功率 P内 U内I I 2 r
4．闭合电路中的能量转化
电源提供电能
外电路消耗的能量 内电路消耗的电能
例1.一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈
电阻相同，都为R，设通过的电流相同，则在相
同时间内，下列说法正确的是( ) A．电炉和电动机的电热相等 B．电动机消耗功率大于电炉消耗功率 C．电炉两端电小于电动机两端电压 D．电炉和电动机两端电压相等 解析：选ABC.此题关键是分清电炉丝是纯电阻
用电器，而电动机是非纯电阻用电器．
例2.关于电功W和电热Q的说法正确的是( B ) A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不 一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成 立 D．W＝UIt在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电 阻电路中成立 解析：选B.W＝UIt、Q＝I2Rt适用于一切电路， 但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W＞Q，B 对，A、C、D错．
二、闭合电路中几种功率及相互关系
内容
物理量
电源的功率P
电源的内耗 功率P内
电源输出 功率P外
普遍表达式 P＝IE
P内＝I2r P外＝IU外
纯电阻电路 P＝I2(R＋r) P内＝I2r P外＝I2R
联系
P＝P内＋P外或IE＝I2r＋IU外
三、电源的三个功率以及关系
(a)电源总功率：P总 I E
例3、加在某台电动机上的电压是U，电动机
消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则
电动机线圈上消耗的热功率为（ C ）电动机 输出的机械功率为（ D ）
A．P
B．U 2/ r
C．P 2r /U 2
D．P – P 2r/ U 2
非纯电阻电路中：
计算电功率只能用P=UI 计算热功率只能用P热=I2R