第1节　电路中的能量转化 教学设计.docVIP

第1节电路中的能量转化

[学习目标]

1．理解电功和电功率的概念，明确电流做功的实质。

2．理解电功和电热的区别，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路。

3．电功率和热功率的理解。

知识点1电功和电功率

1．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U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。

(2)公式：W＝UIt。

(3)国际单位：焦耳，简称焦，符号为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＝eq\f(W,t)＝UI。

(3)单位：瓦特，简称瓦，符号为W。

(4)意义：表示电流做功的快慢。

知识点2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。

(3)适用范围：任何电路。

2．热功率

(1)定义：电流通过导体发热的功率。

(2)公式：P热＝eq\f(Q,t)＝I2R。

[判一判]

1．(1)三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝eq\f(U2,R)没有任何区别，它们表达相同的意义，所以P即是电功率。()

(2)焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路。()

提示：(1)×(2)√

知识点3电路中的能量转化

1．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的电热。

2．非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能。

[判一判]

2．(1)正在充电的电池，电能全部转化为化学能。()

(2)电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。()

提示：(1)×(2)√

1．(对电功率的理解)如图所示，一个阻值为R的电阻和一个灯泡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 B．U2＝U－IR

C．P2＝U2R D．U1＝U－IR

解析：选B。电阻的电功率为P1＝U1I，故A错误；电阻两端的电压为U1＝IR，灯泡两端的电压为U2＝U－U1＝U－IR，故B正确，D错误；灯泡的电功率为P2＝U2I，故C错误。

2．(串、并联电路中电功率的分析)把6个相同的电灯接成如图甲、乙所示两电路，通过调节供电电压与变阻器R1、R2的阻值，使两组电灯均能正常发光，并且两电路消耗的总电功率也相同，则R1、R2大小满足()

A．R2＝9R1 B．R2＝6R1

C．R2＝3R1 D．R1＝R2

解析：选A。设每个灯泡正常发光时其电流为I，则题图甲中总电流为3I，题图乙中总电流为I；要使两电路消耗的总电功率也相同，需使PR1＝PR2，即(3I)2R1＝I2R2，故R2＝9R1，所以A正确。

3．(非纯电阻电路的分析与计算)电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R和电动机线圈的阻值相等，闭合开关后，电动机正常工作。经过时间t，电流通过电阻R做的功为W1，产生的热量为Q1，电流通过电动机做的功为W2，产生的热量为Q2，则()

A．W1＝W2，Q1＝Q2 B．W1＝W2，Q1Q2

C．W1W2，Q1Q2 D．W1W2，Q1＝Q2

解析：选D。设开关接通后，电路中电流为I，对于电阻R，由欧姆定律得U1＝IR，对于电动机有U2IR

则U1U2

电流通过电阻R做功为W1＝U1It，电流通过电动机M做功为W2＝U2It，则

W1W2

根据焦耳定律得Q1＝I2Rt，Q2＝I2Rt，则Q1＝Q2

故A、B、C错误，D正确。

探究一串、并联电路中电功率的分析

1．串联电路的功率关系

(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。

2．并联电路的功率关系

(1)各支路电压相同，根据P＝eq\f(U2,R)，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。

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电路中各电阻消耗的功率之和。

【例1】现有标有“110V40W”的灯泡L1和标有“110V100W”的灯泡L2及一只最大阻值为500Ω的滑动变阻器R，将它们接在220V的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是()

[解析]L1和L2的额定电压相同，由P＝eq\f(U2,R)可知R1R2，由串、并联电路电流、电压特点可知A、D中L1、L2一定不会同时正常发光；虽然B、C中都能使L1、L2同时正