4.4电路中的能量转化与守恒(学).doc

4．4电路中的能量转化与守恒 课　标　解　读 重　点　难　点 1.理解电功与电热的区别与联系，知道焦耳定律． 2.知道电功与电功率，掌握电源的几个功率与效率． 3.知道常见用电器及其能量转化的情况，了解电路中能的转化与守恒，树立节约用电的意识. 1.电功、电功率、焦耳定律．(重点)2.闭合电路中的能量转化．(重点)3.电功与电热的区别．(难点)4.纯电阻电路和非纯电阻电路．(难点) 电功与电热的关系分析 1.基本知识 (1)电功：定义：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动形成电流，这时对做了功，这就是电功． 公式：W＝qU＝表示电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的、、通电三者的乘积． 单位：． (2)电功率：定义：电流在内做的功． 公式：P＝W/t＝，表示电流在一段电路上做功的功率等于与这段电路两端的的乘积． 单位：． (3)焦耳定律：内容：电流通过导体产生的热量跟成正比，跟成正比，跟成正比． 公式Q＝，在纯电阻电路中还可写成Q＝t. 2．思考判断 (1)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，就有多少电能转化为其他形式的能．() (2)根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全相同的．() (3)纯电阻电路和非纯电阻电路工作时能量转化情况相同，都是把电能转化为内能．() 3．探究交流 为什么说欧姆定律只适用于纯电阻电路？在非纯电阻电路中U、I、R三者之间又有怎样的关系呢？ 闭合电路中的能量转化与守恒1.基本知识 把闭合电路欧姆定律E＝U＋U内两边同乘以电流I得：(1)电源的总功率：(2)电源的输出功率：(3)电源的效率：η＝×100%＝×100%. (4)在闭合电路中，电源的总功率等于与之和． 2．思考判断 (1)电源产生的电能只消耗在外电路上．() (2)由于电源的总功率和输出功率不相等，所以电源工作时能量不守恒．() (3)电源的输出功率越大，电源的效率越高．() 3．探究交流 用两节干电池接在直流电动机模型上，接通电路后直流电动机就转动起来．分析电路中的能量转化． 纯电阻电路和非纯电阻电路 【问题导思】 1．两种电路在能量转化中有什么不同？ 2．非纯电阻电路中，电功和电热是否相等？ 1．两种电路的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器 欧姆定律 服从欧姆定律I＝ 不服从欧姆定律：UIR或I 能量转化 电流做功电能全部转化为电热 电流做功电能除转化为内能外还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 2.电功与电热 (1)纯电阻电路W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t P电＝P热＝UI＝I2R＝ (2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，WQ； 电功率P＝UI，热功率P热＝I2R，PP热． 不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都用W＝UIt，功率都用P＝UI，热量都用Q＝I2Rt，热功率都用P＝I2R，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路． 　(2012·山东潍坊高二检测)规格为“220 V　36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接上220 V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率； (2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率． 1．(2012·宁德高二检测)微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1 Ω，当加在它两端的电压为2.0 V时，电流为0.8 A，且能正常工作，求： (1)它的额定输入功率多大？ (2)工作时由导线发热损失的功率多大？ (3)它的最大输出功率多大？ 分析电源的输出功率和效率【问题导思】 1．纯电阻电路中，电源总功率和内、外电路消耗的功率有什么关系？ 2．电源的输出功率越大，电源的效率越高吗？ 1．纯电阻电路中各部分功率关系分析 由EIt＝I2Rt＋I2rt知EI＝I2R＋I2r 2．电源的输出功率 当外电路为纯电阻电路时讨论如下 (1)电源的输出功率 P出＝I2R＝R＝＝ 由此可知当R＝r时，电源有最大输出功率P出max＝. (2)P出与外电阻R的函数关系图像 图像分析Rr时，R越大，P出越大Rr时，R越大，P出越小R＝r时，P出＝，为最大值 3．电源的效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，可见，当R增大时，效率增大．当R＝r时，即电源有最大输出功率时，其效率仅为50%，效率并不高． 　如图4－4－2所示，已知电源电阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝0.5 Ω，求：(1)当滑动变阻器的阻值多大时，电阻R1消耗的功率最大？ (2)当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大？ (3)当变阻器的阻值多大时，电源的输