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1、焦耳定律 电路中的能量转化,教学目标 1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。 2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。 3、知道电功率和热功率的区别和联系。 4、知道闭合电路中各部分功率及电源最大输出功率。,一、电功 1电功：电场力（或电流）所做的功。 2电功的公式：WqU= UIt. 3电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的数量 二、电功率 1电功率即单位时间内电流所做的功，电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积表达式为 P UI.,2额定功率和实际功率 (1
2、)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额U额I额。 (2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。,三、焦耳定律 热功率 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：QI2Rt. 3热功率：单位时间内的发热功率P热 I2R.,例1、一灯泡标有“220V,100W”字样，将其接到110V的电源上（不考虑灯泡电阻的变化）则有 A、灯泡的实际功率为50W B、灯泡的实际功率为25W C、通过灯泡的电
3、流为额定电流的1/2 D、通过灯泡的电流为额定电流的1/4,BC,例2有四盏电灯，如图所示连接在电路中，L1、L2都标有“220V，110W”字样，L3和L4都标有“220V，40W”字样，把电路接通后 最暗的是 ( ) AL1 BL2 CL3 DL4,C,解析：由P=I2R知，L2比L1暗，L3比L4暗，又由 知L3比L2暗，故最暗的是L3，所以选C,思考：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，（1）在时间t内，电动机消耗的电能全都转化成电热了吗？都转化成机械能了吗？如何计算电功（率）？如何计算电热（热功率）？ （2）电动机线圈上消耗的热功率为（ ）电动机
4、输出的机械功率为（ ） AP BU 2/ r CP 2r /U 2 DP 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电功与电热的计算有差别,C,D,四、纯电阻和非纯电阻电路的区别,纯电阻电路,非纯电阻电路,元件特点,欧姆定律,能量转化,元件举例,电路中只有电阻元件,电路中除电阻元件外，还有将电能转化为其他能的用电器,项目,说明电功与电热的计算不相同，思考电热能不能用P=UI?,五、对电功和电热的理解,例3.关于电功W和电热Q的说法正确的是( ) A在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，且WQ B在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，但W不一定等
5、于Q CWUIt、QI2Rt均只有在纯电阻电路中才成立 DWUIt在任何电路中成立，QI2Rt只在纯电阻电路中成立 解析：选B.WUIt、QI2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电路中WQ，在非纯电阻电路中WQ，B对，A、C、D错,B,例4电功率的计算公式PU2/R中，U是加在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用于 ( ) A计算电冰箱的功率 B计算电风扇的功率 C计算电烙铁的功率 D计算洗衣机的功率,解析：公式PU2/R是根据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故C正确，A、B、D错误。,答案：C,例5.一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
6、，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电炉两端电压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6 规格为“220V 55 W”的排气扇，线圈电阻为40，求：(1)接上220V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率及排气扇的效率；(2)如果接上电源排气扇正常工作后，扇叶被突然卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率。由此你能得到什么启示？,52.5 W 2 .5W 95.5%,1 210 W 1 210 W 排气扇可能被烧毁,小结 1
7、、电功：W=UIt 2、电功率；P=UI 3、焦耳定律，电热：Q=I2Rt 4、热功率：P=I2R 5、纯电阻电路：电能全部转化成电热，电功就是电热，电功率就是热功率。 非纯电阻电路：电能部分转化成电热，还有部分转化成其他形式的能量，故电功大于电热，电热只能用Q=I2Rt来计算。,第二课时,闭合电路中的几种功率,六、闭合电路中的几种功率 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几种功率及相互关系,PIE,P内I2r,P外IU外,PI2(Rr),P内I2r,P外I2R,
8、PP内P外或IEI2rIU外,内容,物理量,例1、把两节“电动势是1.5V,内阻是1”的干电池串联,给标有“2.4V,0.3A” 的灯泡供电时,通过灯泡的电流多大？ 灯泡两端的电压 是多大？ 电源的输出功率多大， 内电路清耗的功率为多大？,0.3A,2.4V,0.72W,0.18W,例2、在如图所示的UI图像中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断正确的是( ) A电源的电动势为3 V，内阻为0. 5 B电阻R的阻值为1 C电源的输出功率为4 W D电源的热功率为4 W,ABC,例3、 如图，电源电动势E10 V，内
9、阻r0.2 ，标有“8 V 16 W”的灯泡L恰好正常发光，电动机D线圈电阻R00.15 ，则电源的输出功率为( ) A16 W B440 W C80 W D400 W,例4、如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作如果再合上S2，则下列表述正确的是( ) A电源输出功率减小 BL1上消耗的功率增大 C通过R1上的电流增大 D通过R3上的电流增大,C,解析：选C.在合上S2之前，三灯泡都能正常工作，合上S2之后，电路中的总电阻R总减小，则I总增大，即流过R1的电流增大，由于不计内阻，电源的输出功率P出EI，可见电源的输出功率增大，A错误；
10、R1两端的电压增大，则并联部分的电压减小，通过L1和R3的电流都减小，L1上消耗的功率减小，可见C正确,由上式可以看出： (1)当R=R时，电源的输出功率最大Pm=E2/4r (2)当RR时，随着R的增大输出功率越来越小， (3)当RR时，随着R的增大输出功率越来越大， (4)当P出Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2r2. (5)P出与R的关系如图所示,例5、电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为15 ，定值电阻R03 。 (1)当R为何值时，R0消耗的功率最大，最大值为多少？ (2)当R为何值时，电源的输出
11、功率最大，最大值为多少？,审题指导 解答本题时应把握以下三点：(1)由UI图像求电源的电动势和内阻。(2)电路中的电流最大时，R0消耗的功率最大。(2)根据电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率。,答案 (1)0 10.9 W (2)4.5 13.3 W,拓展练习：如图所示，电路中电池的电动势E5 V，内电阻r10 ，固定电阻R90 ,R0是可变电阻，在R0从零增加到400 的过程中，求： (1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率；(2)电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和；(3)R0调到多少时R上消耗 的功率最大,【规律总结】 当内、外电路电阻相等时，电源有最大输出功率，这个条件适用求变阻器上消耗的最大功率，不适用于求定值电阻上消耗功率的最大值因为R0是可变电阻，不能当作电源内阻当R0的阻值等于零时电路中会出现最大电流，而此时却是R的最大功率的条件,小结 1、电路的几种功率 总功率：P=EI 输出功率：P=UI 电源内耗功率：P=I2r 2、电源的最大输出功率 当R=r时电源输出功率最大，为 P=E2/4r,
