1、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。电能其它能 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 一、电流做功的实质 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-D-E-F-B截取导线DE中一小部分进行研究，导线中的电场
2、如图所示：电子在电场力的作用下由E向D移动，电场力对电荷做正功，电势能减少，其他形式能增加。由此可见，电能转化成其他形式的能是电场力对电荷做功实现的。（我们也称，通过电流做功实现的）一、电流做功的实质 电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。自由电荷在静电力的作用下做定向移动，电荷的电势能减少，其他形式的能增加。意义：电流做功的过程是电势能转化为其他形式的能的过程，即电功是电势能转化为其他形式的能的量度。二、电功和电功率 1、电功 如图所示，电路两端电压为U，电路中电流为I，在时间t内通过导体任意横截面的电荷量为：Itq 则静电力对电荷做功，由W=qU可得W=UIt电流做功
3、的表达式（电功表达式）二、电功和电功率 1、电功 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。公式：W=UIt（适用于一切电路）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 单位：焦耳（J）；千瓦时（Kwh）1 kWh=1000W3600 s=3.6106 J 测量方法：电能表 二、电功和电功率 2、电功率 定义：电流所做的功与通电时间之比。公式：（适用于一切电路）这个公式表示电流在一段电路中做功的功率P等于这段电路两端的电压U与电流I的乘积。单位：在国际单位制中是瓦（W）；常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）。1kW103
4、W106mW物理意义：描述电流做功的快慢 tWP P=UIW=UIt二、电功和电功率 3、额定功率和实际功率 用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，即用电器两端加上额定电压时的功率（也是用电器长期工作的最大功率）用电器在实际电压下工作的功率是实际功率。通常情况下P实P额，用电器只有在额定电压下工作时，才有实际功率等于额定功率。几种常见家用电器的额定功率用电路 29寸彩电 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯 额定电压（V）220220220220220额定功率（W）7015030080010015080012004060例1一根电阻丝在t时间内通过2C的电量时，消耗电能是8J。则该电阻丝在t时间内电流所
5、做的功W和该电阻丝两端所加电压U分别为（）A.W=8JB.W=16JC.U=4VD.U=8V小试牛刀 AC电流所做的功等于消耗的电能，即W=8J；根据W=qU，代入数据得U=4V。全部将电能转化成内能，没有转化其他能量。三、焦耳定律 根据不同的用电器可知，电能转化为不同形式的能。这些用电器消耗电能的方式主要是依靠电阻把电能转化为内能，我们把导体通电时产生热量的现象，称为电流的热效应。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？三、焦耳定律 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。焦耳定律 电热量（电热）等于电功：Q=WW=IUt电功：欧姆定律：U=I
6、RQ=I2 R t三、焦耳定律 1电热：由于导体有电阻，使电流流过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热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3公式：QI2Rt.4热功率：单位时间内发热的功率叫做热功率P热I2R.（电流做功全部变成热）表示电流发热快慢的物理量焦耳定律适用于一切产生电热的电路。仅适用产生电热的电路 P=UIP=I2R（一切电流做功的功率）（专指电流发热的功率）热功率 总功率 纯电阻电路：电能W 转化 内能QP电=P热UI=I2 R 四、电路中的能量转化 在上述知识点中，我们可知，用电器的电能完全转化成内能时，内能大小等
7、于其热量大小，用电器的功率可称为热功率，但在实际电路中，除了电阻以外还有其他负载，这些用电器的能量转化又是如何呢？(1)电吹风工作时，将电能转化为什么能？答案：电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能.(2)电熨斗工作时，将电能转化为什么能？答案：电熨斗工作时，将电能转化为内能.纯 电 阻 电路非纯电阻电路（1）纯电阻电路：只含有电阻的电路。如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件。（2）非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。四、电路中的能量转化 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 能量转化情况 电功和电热的
8、关系 WQ即IUtI2Rtt WQE其他 UItI2RtE其他 电功率和热功率的关系 PP热，即IUI2R PP热P其他 即IUI2RP其他 欧姆定律是否成立 UIR I成立UIR I不成立U2RU2RURUR四、电路中的能量转化 电功和电热的比较 项目电功电热电功与电热的比较 电功实质是静电力移动电荷做的功，WqUUIt电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热，QI2Rt电功与电热的联系与区别纯电阻电路非纯电阻电路 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?能量变化：电能W 转化+内能Q机械能（损失的能量）P电=P机+P损功率变化：P损=P热P电=P机+
9、P热常见非纯电阻电路：含有电动机的电路 常见非纯电阻电路：含有电动机的电路 1、电动机中的几个功率（1）电动机消耗的功率（也称总功率或输入功率），用P电表示，P电=UI（2）电动机对外做功输出的功率（也称输出功率或机械功率），用P机表示，P机=Fv（3）电动机线圈发热的功率（也称热功率或损失功率），用P热表示，P热=I2R，R为电动机线圈的电阻 2、功率关系：P电=P机P热 3、效率：例 规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40，求：(1)接220 V的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；答案 35 W 1 W解析 排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为发热功率为
10、P热I2R(0.16)240 W1 W.转化为机械能的功率为P机PP热(361)W35 W.IPU 36220 A0.16 A.小试牛刀(2)如果接上(1)中电源后，扇叶卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率.答案 1 210 W 1 210 W解析 扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为 电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P电P热UI2205.5 W1 210 W.IUR22040 A5.5 A.小试牛刀 例 小型直流电动机(其线圈内阻为r1)与规格为“4 V 4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R5 的电阻串联，然后接至U12
11、 V的电源上，如图1所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：(1)通过电动机的电流；图1答案 0.6 A解析 流经灯泡的电流 ILPLUL44 A1 A流经电阻 R 的电流 IRUULR1245A1.6 A流经电动机的电流IIRIL0.6 A.小试牛刀(2)电动机的输出功率P出；答案 2.04 W解析 电动机消耗的总功率PULI40.6 W2.4 W 电动机的热功率P热I2r(0.6)21 W0.36 W 电动机输出功率P出PP热2.4 W0.36 W2.04 W 小试牛刀(3)电动机的效率.答案 85%解析 电动机的效率：P出P 100%2.042.4 100%85%.小试牛刀 纯电阻电路：电能W 转化 内能QP电=P热UI=I2 R 非纯电阻电路：电能W 转化+内能Q机械能 P电=P机+P热P电=UIP热=I2R小结
