第四节电路中的能量转化与守恒

课前复习；1.复习电场力做功：W=Uq，U为电场中两点间电势差，在电路中即为导体两端电压，q为电量，电路中为流过导体截面电量。2.电流做功，把电能转化为其它形式的能(1)电流通过纯电阻（电灯，电炉子等）电路做功，把电能转化为内能。(3)电流通过电动机做功，把电能一部分转化为内能，一部分转化为机械能。电路中的能量转化与守恒一、电功与电功率•1、电功：（1）定义：电流做的功简称电功。导体两端加上电压，导体内建立电场，在电场力作用下自由电子定向移动，形成电流，电场力做功，又说成电流做功。（2）表达式：W=qU=UIt(4)单位：焦耳（5）物理意义:电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能2、电功率（1）定义：单位时间内电流所作的功（2）公式：P=──=UІ（3）单位：瓦特(4)物理意义：表示电流做功的快慢wt说明：•（1）电功W=UIt和电功率P=UI的定义式适用于任何电路•（2）在纯电阻电路中遵循欧姆定律由于U=IR，所以有：W=UIt=I2Rt=(U2/R)tP=UI=I2R=U2/R对于非纯电阻的电路比如电动机，洗衣机等由于在机器内部不遵循欧姆定律所以电功只等于UIt，电功率也只能用P=UI二、焦耳定律与热功率（1）焦耳定律①内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成反比，跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律②表达式：Q=І2Rt③使用范围：Q=І2Rt是电热的定义式，适用于任何电路④物理含义：电能通过电流的做功转化为内能（二）热功率①定义：单位时间内电流通过导体发出的热②表达式：P=Q/t=І2R③单位:瓦特符号W附：当电路中有电解槽时，电能转化为内能与化学能说明：（1）电路上发热的的热功率取决于通过这段电路的电流和电阻，P=I2R对任何情况的热功率都适用（2）在任何电路中都有W≥Q和UI≥I2R.当电路中的电能全部转化为内能，即电路为纯电阻电路时，以上两式才取等号由于闭合电路中内、外电路的电流相等，内外UUE由IUIUEI内外得1．电源提供的功率（电源功率）EIP总2．电源的输出功率（外电路得到的功率）IUP外外3．电源内阻上的热功率rIIUP2内内三、闭合电路中的功率4．闭合电路中的能量转化电源提供电能外电路消耗的能量内电路消耗的电能结论：电源的效率随外电阻的增大而增大电源的工作效率%100总出PP%100EU外对纯电阻电路,电源的效率为:%100)(22rRIRI%100rRR%10011Rr1.如图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻为R1、R2和R3的阻值相同.在开关S处于闭合状态下,若将开关S1由位置1切换到位置2,则（）A、电压表的示数变大B、电池内部消耗的功率变大C、电阻R2两端的电压变大D、电池的效率变大BR1R2R3V12ss1Er2.如图所示的电路中,电源的电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,电动机的电阻R0=1.0Ω,电阻R1=1.5Ω.电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0V,求:(1)电源释放的电功率.(2)电动机消耗的电功率?将电能转化为机械能的功率?(3)电源的输出功率R1ErV(1)P电=20W(2)P电动机=12W,P电~机械=8W(3)P出=18W3.如图所示,直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图线,直线B是电阻R的两端电压U与电流I的关系图象,用该电源与电阻R组成闭合电路,电源的输出功率和电源的效率分别为多少?0I/AU/V123246BAPP出=4Wη=66.7%rr4EPR2M＝时，＝当0RPrPM电源最大输出功率RIIUP222)(rRRErRrRE4)(22电源的功率最大时，其效率只有50℅1.如图所示的电路中,电源的电动势为2V,内阻为0.5Ω,R0为2Ω,变阻器的阻值变化范围为0~10Ω,求:(1)变阻器阻值多大时,R0消耗的功率最大.(2)变阻器阻值多大时,变阻器消耗的功率最大.其最大功率为多少?R0ErRR=0时,输出功率最大R=2.5Ω时,变阻器消耗的功率最大.Pm=0.4W2．(12分)如图所示，R为电阻箱，为理想电压表．当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压表读数为U1=4V；当电阻箱读数为R2=5Ω时，电压表读数为U2=5V．求：（05江苏）(1)电源的电动势E和内阻r。(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?3.如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线．若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω，则这只定值电阻的阻值为______Ω。现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_______W。U/VI/Ao2015105ab