8版高中物理沪科版选修3-1学案:4.4电路中的能量转化与守恒.pdf
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1、学案学案 4电路中的能量转化与守恒电路中的能量转化与守恒目标定位 1.理解电功、电功率的概念与公式并能进行相关计算.2.理解电功和电热、电功率与热功率的区别与联系,知道纯电阻电路、非纯电阻电路中热量的计算.3.明确闭合电路的效率与功率,会分析闭合电路电源的最大输出功率一、电功和电功率1.如图 1 所示,电路中电流为 I,通电时间为 t,那么在这段时间内通过这段电路的电荷量是多少?如果电路左、右两端的电势差是 U,在电荷 q 从左端移到右端的过程中静电力做的功是多少?图 12电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同,两者间有何关系?要点总结1电流做了多少功,就有多少_转化为其他形式的能,即
2、电功等于电路中_的减少量2电功的实质:电流通过一段电路所做的功,实质是_力在这段电路中所做的功3电功的计算公式:W_.单位:_,符号为 J.常用单位:千瓦时(kWh),也称“度”,1 kWh_ J.4电功率:_内电流所做的功它表示电流做功的_公式:P_,单位:_,符号为_Wt例 1一根电阻丝,通过 2 C 的电荷量所消耗的电能是 8 J若在相同的时间内通过 4 C 的电荷量,该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是()A4 V,16 J B8 V,16 JC4 V,32 J D8 V,32 J二、焦耳定律1某一电路中只含有某一电器元件,即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一
3、种,分析哪些属于纯电阻电路,哪些属于非纯电阻电路2在电流通过电炉时,能量是如何转化的?在电流通过电动机时,能量又是如何转化的?要点总结1焦耳定律(1)电流通过导体时产生的热量跟_成正比,跟导体的_及_成正比(2)公式:Q_.2热功率(1)单位时间内电流通过导体发出的热叫做热功率(2)表达式:P _.Qt3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_此时电功等于电热 WQUItI2Rtt,电功率等于热功率 PP热UII2RU2RU2R4非纯电阻电路:含有_或_的电路称为非纯电阻电路在非纯电阻电路中,电流做的功一部分转化为_或_还有一小部分转化为内能此时电功大于电热:WUItQE其
4、他 QI2Rt,电功率大于热功率:PUI P热P其他P热I2R.延伸思考小明家有电炉、日光灯、电视机、电脑、电吹风等用电器,小明查了所有用电器的电阻,它们电阻的总和为 R,已知小明家所接电网电压为 U,于是小明很快算出了他家用电器的总功率:P,小明这种算法正确吗?U2R例 2(多选)用一个额定电压为 220 V 的电热水器煮沸一壶水需要 t s,如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响,那么()A当线路电压为 110 V 时,煮沸一壶水需要 2t sB当线路电压为 110 V 时,煮沸一壶水需要 4t sC当线路电压为 55 V 时,煮沸一壶水需要 4t sD当线路电压为 55 V
5、 时,煮沸一壶水需要 16t s三、闭合电路中的能量转化与守恒闭合电路中,电源电动势为 E,内、外电路的电阻分别是 r 和 R,电路中的电流为 I.t 时间内电源把多少其他形式的能转化为电能?外电路产生的热量是多少?内电路产生的热量是多少?三者之间有何关系?要点总结1电源是把其他形式的能转化为_能的装置电源提供的能量一部分消耗在_上,一部分消耗在_上,转化为内能2能量关系:电源提供的能量等于内、外电路消耗的能量之和,即 EIt_U内It.功率关系:电源提供的电功率等于内、外电路消耗的电功率之和,即:EI_U内I.3对于外电路是纯电阻的电路,其能量关系和功率关系分别为:EIt_I2rt,EI_I
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