1電路中的能量轉化[學習目標]1.理解電功、電功率、焦耳定律、熱功率的概念，知道它們的區別與聯系(重點)。2.知道純電阻電路與非純電阻電路的特點和區別，理解兩種電路的能量轉化關系(重難點)。一、電功和電功率1．電功(1)電流做功的實質是，導體中的恒定電場對自由電荷的________做功。電能轉化為其他形式的能，是通過電流做功來實現的。(2)電功的計算公式：W＝________。單位：焦耳，符號為J。常用的單位：千瓦時(kW·h)，也稱“度”，1kW·h＝________J。2．電功率(1)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時間之比。(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝________。(3)單位：瓦特，符號為W。(4)意義：表示電流做功的快慢。(5)額定功率：額定功率是指用電器在額定電壓下正常工作時所消耗的功率，此時流經用電器的電流就是它的額定電流。(1)電功率越大，表示電流做功越多。()(2)由公式P＝eq\f(W,t)可知，時間越短，功率越大。()例1A、B兩燈的額定電壓都是110V，A燈的額定功率PA＝100W，B燈的額定功率PB＝40W，若將兩燈同時接入電壓恒為220V的電路中，且使兩燈均能正常發光，同學們設計了如圖甲、乙所示的兩種電路，則甲、乙兩電路消耗的電功率之比為()A．2∶7 B．2∶5C．5∶7 D．3∶7二、焦耳定律1．焦耳定律(1)內容：電流通過導體產生的熱量跟________________成正比，跟________________及________________成正比。這個關系式最初是由焦耳通過實驗直接得到的，物理學中就把它叫作焦耳定律。(2)表達式Q＝________。2．熱功率(1)定義：________________內的發熱量稱為熱功率。(2)公式：P熱＝I2R。電烙鐵通電后，電烙鐵的烙鐵頭熱得能把金屬熔化，而與電烙鐵相連的導線卻不怎么熱，為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2(多選)(2024·江門市高二期中)電飯鍋工作時有兩種狀態：一種是鍋內水燒干前的加熱狀態，另一種是鍋內水燒干后保溫狀態，如圖所示是電飯鍋電路原理示意圖，K是感溫材料制造的開關。下列說法中正確的是()A．其中R2是供加熱用的電阻絲B．當開關K接通時電飯鍋為保溫狀態，K斷開時為加熱狀態C．要使R2在保溫狀態時的功率為加熱狀態的一半，eq\f(R1,R2)應為2∶1D．要使R2在保溫狀態時的功率為加熱狀態的一半，eq\f(R1,R2)應為(eq\r(2)－1)∶1三、電路中的能量轉化1．電動機工作時的能量轉化關系(1)電動機從電源獲得能量，一部分轉化為____________，還有一部分轉化為內能。(2)電動機的簡易模型及其功率、效率①電動機消耗的功率(總功率)：P總＝UI。②電動機的發熱功率：P熱＝I2R。③電動機的輸出功率(機械功率)P機＝P總－P熱＝UI－I2R。④電動機的效率：η＝eq\f(P機,P總)×100%。2．電池充電時的能量轉化關系：電池從電源獲得的能量一部分轉化為電池的________能，還有一部分轉化為內能。(1)電功W＝UIt在任何電路中都適用，Q＝I2Rt只在純電阻電路中適用。()(2)電熱Q＝I2Rt可以用來計算所有含有電阻的電路中產生的焦耳熱。()(3)任何電路中的電功W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，且W＝Q。()例3(多選)(2023·成都市金牛區協同外語學校高二期中)關于公式①P＝UI；②P＝I2R；③P＝eq\f(U2,R)；下列敘述正確的是()A．公式①適用于任何電路求電功率，公式①②適用于任何電路求熱功率B．在純電阻電路中，①②③公式都適用于求電功率，也適用于求熱功率C．公式②在純電阻電路中和非純電阻電路中均可求電路的熱功率D．只要是求電路的熱功率，公式②③均可以用例4如圖所示為電動機提升重物的裝置，電動機線圈的電阻為r＝1Ω，電動機兩端電壓為5V，電路中的電流為1A，物體A重力為20N。忽略一切摩擦，求：(1)電動機線圈電阻消耗的熱功率為多少？(2)電動機輸入功率和輸出功率各是多少？(3)10s內電動機可以把物體A勻速提升多高？(4)這臺電動機的效率是多少？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________拓展電動機兩端的電壓U與IRM有什么關系？試根據公式討論說明。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________純電阻電路與非純電阻電路的比較比較項目純電阻電路非純電阻電路元件特點電路中只有電阻元件，如電阻、電爐絲、小燈泡電路中除電阻外，還包括能把電能轉化為其他形式的能的用電器，如電動機、電解槽能量轉化電能全部轉化為內能：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t電能轉化