闭合电路中的能量转化文档格式.docx

1、请参照图3-4-1所示电路回答并举例p1EanqFDPw学生活动答：电源是把其它能转化为电能的装置内阻和用电器是电能转化为热能等其它形式能的装置如化学电池将化学能转化成电能，而电路中发光灯泡是将电能转化成光、热能DXDiTa9E3d对于一个闭合电路，它的能量应该是守恒的，但又在不同形式间转化，通过什么方式完成呢？请结合电动势和电压的定义回答）RTCrpUDGiT做功在电源部分，非静电力做正功W非=q ，将其它形式的能转化成电能而内阻上电流做功，将电能转化成内能W内=qUU为内阻上的电势降），在外电路部分，电流做功W外=qUU为路端电压），电能转化成其它形式的能5PCzVD7HxA这些功与能量间

2、的定量关系如何？总结：可见，整个电路中的能量循环转化，电源产生多少电能，电路就消耗多少，收支平衡W非=W内+W外或q =qU+qU二、电功与电热这部分知识初中学过，可以列出一些问题，让学生回答，教师补充说明即可如图3-4-2所示，用电器两端电压U，电流I回答：1）时间t内，电流对用电器做功；2）该用电器的电功率；3）若用电器电阻为R，时间t内该用电器产生的热量；4）该用电器的热功率；5）电功与电热是否相等？它们的大小关系如何？为什么？1）W=UIt2）P=W/t=UI3）Q=I2Rt焦尔定律）4）P热=Q/t=I2R5）若电路为纯电阻电路，则W=Q=I2Rt若电路为非纯电阻电路，则WQ因为W内

3、还包括电能转化成的其它能量，即W=Q+E）例1如图3-4-3所示，A、B两灯泡额定电压都为110V，额定功率PA=100W，PB=40W，接在220V电路上欲使灯泡正常发光，且电路中消耗的功率最少，用以下哪种接法？jLBHrnAILg解：A图中，由R=U2/P知，两灯上电压不能同时达到110V，故不可能都正常发光，A被排除B图中，由R=U2/P知RARB，当RA与变阻器R并联后，该部分电阻更小，不可能与B同时正常发光，所以B被排除xHAQX74J0XC图中，想让A、B都正常发光，则两个电灯上电压都应为110V，即A与B和R并联后的阻值相同，则A的功率与并联部分的功率相同所以总功率为2PA=20

4、0W同理，D图中，R上分压与A、B并联部分相同，则两部分电阻与电功率相同，所以总功率为2PA+PB）=280W故选项C正确LDAYtRyKfE非纯电阻电路中，电流做功也不再只转化为内能，而是根据具体情况转化为其它各种形式的能教师演示小电机提升重物和电解槽电解ZnSO4溶液的例子最好早些开始，否则效果不明显），让学生总结两个实验中电能分别转化成何种能量？Zzz6ZB2Ltk实验1）中电流做功转化成机械能和内能实验2）中，电流做功转化为化学能和内能例2如图3-4-4所示的电路中，电源电动势=6V，内电阻r=1，M为一小电动机，其内部线圈的导线电阻RM=2 R为一只保护电阻，R=3电动机正常运转时，

5、电压表的示数为0.3V，求电动机得到的电功率和它转动的机械功率请学生回答解此题的关键点是什么？如何突破？）dvzfvkwMI1本题的关键是电路中有电动机，不是纯电阻电路，因而欧姆定律不再适用突破点是利用电压表与R的阻值，求出电路中的电流，再求出各部分的电压和功率rqyn14ZNXI由部分电路欧姆定律知：电路中电流I=Ubc/R=0.3/3=0.1A由闭合电路欧姆定律知：Uab= -Ir-Ubc=6V-0.11V-0.3V=5.6V所以电动机得到的功率为电流对它做功的功率：P电=UabI=5.60.1W=0.56W解答完毕后，可再让学生求一下电动机的效率以加深非电阻电路P电P热的印象P电转化为两

6、部分：机械功率和电机导线内阻上的发热功率，电动机转化的机械功率为：P机=P电-I2RM=0.56W-0.122W=0.54W三、电源的功率与效率1电路中各功率及其关系电源转化功率：指非静电力做功，把其它形式的能转化为电能的功率P转=W/t=q /t= I电流内耗功率：指内阻上的电热功率设内阻为r，则P内=W内/t=qU/t=IU=I2r电源输出功率：指电源对外电路做功的功率P出=W外/t=Uq/t=UI这三者之间是什么关系？2电源的最大输出功率设外电路总电阻为R，内阻为r，电源电动势为，试推导电源最大输出功率及其产生的条件思考题：当Rr或Rr时，P出怎么变化，对一个相同的P出会不会有两个外电阻

7、R都满足，如果存在这样一对R，它们应满足什么关系EmxvxOtOco画出P转、P内、P出随电流I的变化图像，通过图像证明R=r时，P出最大3电源的效率=P出/P转=IUI =U/ 当总电路为纯电阻电路且总电阻为R时：=R/R+r）可见，R越大，电源效率较高，而P出最大时，=r/2r）=50，并不大所以要注意区分电源输出功率与效率这两个概念SixE2yXPq5由W非=W内+W外得出：P转=P内+P出，即I=I2r+UIP出=UI= 2R/R+r）2= 2/R+2r+r2/R）上式分母当R=r2/R，即R=r时，存在极小值4r，所以电源最大输出功率P出= 2/4r例3如图3-4-5所示的直流电路中

8、，电源电动势为，内阻为r，外电路中，电阻R1=r，滑动变阻器的全部电阻为R2=2r，滑动片从a端向b端滑动过程中，哪种说法正确？ 6ewMyirQFLA电源的转化功率逐渐增大B电源内部的热功率逐渐增大C电源的输出功率逐渐减小DR2上得到的功率逐渐减小当滑片P由a向b滑动时，外电路电阻逐渐减小，因此电流逐渐增大，可知选项A、B正确；当滑片P滑到b端时，外电路电阻等于R1与内阻相同，此时电源输出功率最大因此，C不正确；判断D选项时，可把R1看成内阻的一部分，即内阻为2r，因此当P处于a端时，外阻=内阻=2r，此时R2上的功率最大，所以选项D正确kavU42VRUs同步练习一、选择题1如图3-4-6

9、所示，两只相同的白炽灯L1与L2串联后接在电压恒定的电路中，若L2的灯丝断了，经搭丝后与L2串联，重新接在原电路中，则此时L1的亮度与未断时相比，有 y6v3ALoS89A不变 B变亮C变暗 D条件不足，无法确定2如图3-4-7所示，电源电动势=5V，内阻r=10，R0=90，R为滑动变阻器，最大阻值为400，以下说法正确的是 AR的阻值为0时，R0消耗的电功率最大BR的阻值为400时，电源的路端电压最大CR的阻值为100时，R消耗的电功率最大DR0上消耗的电功率最小值是910-2W3如图3-4-8a）所示电路，不计电表内阻的影响，改变滑动变阻器的滑片位置，测得电压表V1和V2随电流表A的示数

10、变化的两条实验图像，如图b）所示关于这两条实验图像，有 M2ub6vSTnPA图线b的延长线一定过坐标原点0B图线a的延长线与纵轴交点的纵坐标值等于电源电动势C图线a、b的交点的横、纵坐标值的乘积等于电源的输出功率D图线a、b的交点的横、纵坐标值的乘积等于电阻R消耗的电功率二、非选择题4如图3-4-9所示电路中，M为直流电动机，其线圈电阻为rM=1.0，电池组电动势=42V，内阻r=1.0，保护电阻R=20，电动机正常工作时，电压表示数为21V，则通过电动机的电流强度为A，电动机消耗的电功率为_W，电动机输出的机械功率为W0YujCfmUCw5一个灯泡 L，标有“16V， 12W”字样，一直流

11、电动机D，其线圈内阻为2，把L与D并联，当电动机正常工作时，灯泡也正常发光；把L与D串联，当电动机正常工作时，灯泡的实际功率为额定功率的3/4求这台电动机正常工作时转化为机械能的功率假定灯泡灯丝电阻保持不变）eUts8ZQVRd6如图3-4-10所示直流电路中，电源电动势=6.0V，内阻r=1.0，定值电阻R1= 2.0，R2=5.0，滑动变阻器R3的总阻值为15，求：sQsAEJkW5T1）调节R3过程中电流表示数的最小值2）当电流表的示数最小时，滑动变阻器R3消耗的电功率是多少？7两个定值电阻，把它们串联起来，等效电阻是4；把它们并联起来，等效电阻是1求：1）这两个电阻的阻值各为多少？2）如果把这两个电阻串联后接入一个电动势为，内阻为r的电源两极间，两电阻消耗的总功率等于P1；如果把这两个电阻并联后接入同一电源两极间，两电阻消耗的总功率等于P2，若P1=9W，且P2P1，求满足这一要求的和r的所有值GMsIasNXkA参考答案1C提示：将L2看成内阻）2A B C3A B C D41A，21W， 0W5 4.39W61）0.75A；2）2.11W71）2、2；2）=6+1.5r，其中0r2申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。