高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律 4 电路中的能量转化与守恒学案 沪科版选修3-1-沪科版高中选修3-1物理学案VIP免费

电路中的能量转化与守恒1.了解电功的概念，掌握电功和电功率的计算公式.(重点)2.了解电功率和热功率的区别和联系.(难点)3.了解闭合电路中功率分配关系，并进行相应计算.一、电功与电热关系的分析1.电功和电功率的普遍表达式(1)电功①定义：在导体两端加上电压导体就会产生电场，导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动而形成电流.在这一过程中，电场力对电荷做功，这个功叫做电功.②公式：W＝qU＝UIt③国际单位：焦耳(符号J)(2)电功率①定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率.②公式：P＝＝UI，是计算电功率普遍适用的公式.③单位：瓦特(符号W)2.电功与电热(1)焦耳定律①内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比Ｗ.②公式：Q＝I2Rt(2)热功率①内容：单位时间内电流通过导体发出的热量.②物理意义：热功率是描述电流做功产生电热快慢程度的物理量.③公式：P＝I2R1.在电动机等非纯电阻电路中欧姆定律适用吗？请你对自己的观点做出解释.提示：欧姆定律的适用条件是金属导电和电解液导电，电动机是非纯电阻电路，正常工作时不适用，若电动机不转则可适用.二、闭合电路中的能量转化与守恒1.时间t内，外电路中产生的内能为I2Rt，内电路中产生的内能为I2rt.2.时间t内，电源内部非静电力做功为EIt，根据能量守恒定律有EIt＝I2Rt＋I2rt.3.电源的总功率为P总＝EI，电源的输出功率为P出＝UI，电源的效率η＝×100%＝×100%.2.在现代社会里，人们离不开电.各种各样的用电器减轻了人们的劳动强度，提高了人们的生活质量.如图是日常生活中常见的用电器，你能说出它们的名称吗？电能转化为什么能了？提示：电视机是将电能转化为内能和光能，洗衣机是将电能转化为机械能，空调是将电能转化为内能.对电功和电热的理解学案导引1.电流做功的实质是什么？电功和电热一样吗？2.如何计算电功和电热？1.对电功的理解(1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功.(2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式能的过程，电功标志着电能转化为其他形式的能的多少.2.对电热的理解(1)从微观的角度看，电热是自由电荷在导体中定向移动时，由于导体中金属离子的存在，自由电荷不断地与金属离子发生碰撞，使得金属离子运动的程度加剧，从而使导体温度升高，即产生电热.(2)从能的角度看，电热表示电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的部分，即电热是电能转化为内能的量度.3.电功与电热的区别与联系(1)纯电阻电路(2)非纯电阻电路4.电功率与热功率(1)区别电功率决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积.热功率是指在这段电路上因发热而损耗的功率，其大小决定于通过这段导体中电流强度的平方和导体电阻的乘积.(2)联系对于纯电阻电路，电功率等于热功率，计算时可用P＝IU＝I2R＝中任一形式进行计算.对非纯电阻电路，电路消耗的电功率等于热功率与机械功率等其他形式的功率之和，即电功率大于热功率.(多选)下列关于电功、电功率和电热的说法，正确的是()A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路C．在非纯电阻电路中，UI＞I2RD．电热Q＝I2Rt适用于任何电路[思路点拨]本题考查的是电功、电功率和焦耳定律，关键是正确区分电功和电功率.[解析]电功率公式P＝，功率越大，表示电流做功越快.对于一段电路，有P＝IU，I＝，焦耳热Q＝Rt，可见Q与P、U、t都有关.所以P越大，Q不一定越大，A错误.W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路.而I＝只适用于纯电阻电路，B正确.在非纯电阻电路中，电流做的功＝电热＋其他形式的能，所以W＞Q，即UI＞I2R，C正确.Q＝I2Rt是电热的定义式，适用于任何电路中产生的电热，D正确.[答案]BCD解决电功、电热问题要注意公式的适用条件，W＝UIt和Q＝I2R·t是定义式，普遍适用，根据欧姆定律的变形公式W＝·t，W＝I2·R·t只用于纯电阻电路，而且在纯电阻电路中电功、电热相等.1.关于三个公式：(1)P＝UI(2)P＝I2R(3)P＝，下列叙述正确的是()A．公式(1)适用于任何电路的电热功率B．公式(2)适用于任何电路的电热功率C．公式(1)、(2)、(3)适用于...