1.电路中的能量转化
[学习目标] 1.理解电功和电功率的概念,知道电流做功的实质。(重点)2.理解电功和电热的区别,会区分纯电阻电路和非纯电阻电路。(难点)3.理解电热和电热功率。(重点)4.会从能量守恒的角度理解焦耳定律。(难点)
一、电功和电功率
1.电流做功的实质:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。
2.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、电路中的电流、通电时间三者的乘积。
(2)公式:W=UIt。
(3)单位:国际单位是焦耳,符号是J。
3.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==UI。
(3)单位:国际单位是瓦特,符号是W。
二、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.表达式:Q=I2Rt。
3.热功率
三、电路中的能量转化
1.电动机工作时的能量转化
(1)能量关系:电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能,还有一部分转化为内能。
(2)功率关系:电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和,即:P电=P机+P损,P电=UI,P损=I2R。
2.电池充电时的能量转化
电池从电源获得的能量一部分转化为化学能,还有一部分转化为内能。
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)电功与能量的单位都是焦耳,电功就是电能。 (×)
(2)电功与电能不同,电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。 (√)
(3)电功率越大,表示电流做功越多。 (×)
(4)焦耳定律的表达式为Q=I2Rt,此式适用于任何电路。 (√)
(5)三个公式P=UI、P=I2R、P=没有任何区别,它们表达相同的意义,所示P即是电功率。 (×)
2.通过电阻R的电流为I时,在时间t内产生的热量为Q;若电阻为2R,电流为时,则在时间t内产生的热量为( )
A.4Q B.2Q C. D.
C [由电热公式Q=I2Rt可得Q′=·2Rt=I2Rt=,故选项C正确。]
3.把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光,甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表示,则下列结论中正确的是( )
甲 乙
A.P甲=P乙 B.P甲=3P乙 C.P乙=3P甲 D.P乙>3P甲
B [设每个灯泡正常工作时的电流为I,则甲图中电路的总电流为3I,P甲=12 V×3I,乙图中电路的总电流为I,P乙=12 V×I,故有P甲=3P乙,B正确。]