《2022-2023学年高二物理备课优选导学案（人教版2019必修第三册）》12.1 电路中的能量转化（原卷版）

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第 1 节　串联电路和并联电路
【自主预习】
一、电功和电功率
1.电热水壶工作时，① 能转化为② 能。
2.在恒定电场中，电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的③ 在做功。
3.若通过热水壶的电流为
I
，热水壶两端的电压为
U
，经过时间
t
电流做的功
W=
④ ，电功率
P=
⑤ 。
二、焦耳定律
1.焦耳定律的内容和表达式。
（1）内容：⑥
（2）表达式⑦
2.电流的发热功率
P热=
⑧
三、电路中的能量转化
1.电动机接上电源后，会带动风扇转动，从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得的能量，一部分
转化为⑨ ，一部分转化为⑩ 。
2.设电动机消耗的功率为
P电
，电动机对外做功，输出的功率为
，另外，电动机工作时自身也有能量损
失，对应的功率为
P损
，他们之间满足⑪ 。
3.设电动机两端的电压为
U
，通过电动机线圈的电流为
I
，可知⑫
4.电动机刚停止工作时，我们发现外壳是热的，说明工作时有电能转化为内能。设电动机线圈的电阻为
R
，
可知⑬
5.电动机线圈有电阻，所以有一部分电能转化为内能，而这一部分属于能量损失，忽略摩擦以及空气阻力，
则有⑭
6.正在充电的电池，电能除了转化为⑮ 之外，还有一部分转化为⑯ 。
【方法突破】
一、电功、电热与焦耳定律的理解
1.电功与电功率:
电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。静电力对自由电荷做功的过程,就是电荷
的电势能转化为其他形式的能的过程。
(1)电功的计算公式:W=UIt=Pt。
(2)电功的单位:在国际单位制中电功的单位是焦耳,常用单位还有“度”,1 度=1 千瓦时=3.6×106焦耳。
2.焦耳定律:
(1)推导:设导体的电阻为 R,通过的电流为 I,由欧姆定律可知,导体两端的电压 U=IR,又因为 Q=W=UIt,可
得,Q=I2Rt。
(2)注意:焦耳定律是实验规律,这里的推导过程只是为了方便大家理解。
(3)在推导过程中用到 Q=W,即电热等于电功,但其实在非纯电阻电路中,焦耳定律依然成立。
【例 1】关于四个公式① P＝UI；② P＝I2R；③ P＝ ；④ P＝ ，下列叙述正确的是（　　）
A．公式①④适用于任何电路的电功率的计算
B．公式②③适用于任何电路的电功率的计算
C．公式①②③适用于任何电路的电功率的计算
D．以上均不正确
【针对训练 1】电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是因为(　　)
A．通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热
C．通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多
D．铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少
二、串并联电路中的电功率
提醒：无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和。
【例 2】两电阻 、 ，若同时接于同一电路中，两者消耗的电功率相等，其连接方式可能是
（）．
A． 串联一个 16Ω 的电阻后再与 并联
项目 串联电路 并联电路
特点 电流相同 I1=I2电压相同 U1=U2
电功率计算
公式
P=I2R
P=
功率关系
= =
总功率 P=P1+P2+…+PnP=P1+P2+…+Pn
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