《电路中的能量转化》 学历案

《电路中的能量转化》学历案
一、学习目标
1、理解电路中电能的来源和去向，能区分不同电路元件在能量转化中的作用。

2、掌握电流做功的实质，会计算电流所做的功。

3、理解电功率的概念，能区分额定功率和实际功率。

4、了解焦耳定律，能用焦耳定律计算电热。

二、学习重难点
1、重点
（1）理解电能与其他形式能的转化。

（2）掌握电流做功的计算。

（3）理解电功率的概念及计算。

2、难点
（1）区分电功和电热。

（2）理解非纯电阻电路中的能量转化。

三、知识回顾
1、功的定义：力与在力的方向上移动的距离的乘积。

2、功的公式：W ＝ Fs（力与位移在同一直线上）。

四、新课导入
我们在日常生活中使用各种各样的电器，比如电灯、电扇、电视等。

这些电器在工作时都需要消耗电能，那么电能是如何转化为其他形式
的能呢？这就是我们今天要学习的电路中的能量转化。

五、知识讲解
1、电能
电能是指电以各种形式做功的能力。

比如，灯泡发光，电能转化为
光能和热能；电动机转动，电能转化为机械能和内能。

电能的单位是焦耳（J），常用的单位还有千瓦时（kW·h），1 千
瓦时＝ 36×10^6 焦耳。

2、电流做功
电流通过导体时可以做功，电流做功的过程就是电能转化为其他形
式能的过程。

例如，电流通过电炉时发热，电能转化为内能；电流通过电动机时，电能转化为机械能和内能。

电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有
关系。

电功的计算公式：W ＝ UIt ，其中 W 表示电功，单位是焦耳（J）；U 表示电压，单位是伏特（V）；I 表示电流，单位是安培（A）；t 表
示通电时间，单位是秒（s）。

3、电功率
电功率是表示电流做功快慢的物理量。

定义：单位时间内电流所做的功。

公式：P ＝ W ／ t ＝ UI ，其中 P 表示电功率，单位是瓦特（W）。

额定功率：用电器在额定电压下的功率。

实际功率：用电器在实际电压下的功率。

4、焦耳定律
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
正比，跟通电时间成正比。

焦耳定律的公式：Q ＝I²Rt ，其中Q 表示热量，单位是焦耳（J）；
I 表示电流，单位是安培（A）；R 表示电阻，单位是欧姆（Ω）；t 表
示通电时间，单位是秒（s）。

5、纯电阻电路和非纯电阻电路
纯电阻电路：电能全部转化为内能的电路，如电炉、白炽灯等。

在
纯电阻电路中，电功等于电热，即 W ＝ Q ，可以用欧姆定律进行计算。

非纯电阻电路：电能除了转化为内能外，还转化为其他形式的能，
如电动机、电风扇等。

在非纯电阻电路中，电功大于电热，即 W ＞ Q ，不能用欧姆定律进行计算。

六、例题讲解
例 1：一个电阻为10Ω 的电炉，接在 220V 的电源上，通过它的电
流是多少？电炉在 10 分钟内产生的热量是多少？
解：根据欧姆定律 I ＝ U ／ R ，可得电流 I ＝ 220V ／10Ω ＝ 22A 。

根据焦耳定律 Q ＝ I²Rt ，可得热量 Q ＝ 22²×10×600 ＝ 2904×10^6
J 。

例 2：一台电动机的额定电压是 220V ，额定功率是 11kW ，线圈
的电阻是5Ω 。

求：
（1）电动机正常工作时的电流是多少？
（2）电动机正常工作 1 小时，电流做的功是多少？
（3）电动机正常工作 1 小时，产生的热量是多少？
解：（1）根据 P ＝ UI ，可得电流 I ＝ P ／ U ＝ 1100W ／ 220V
＝ 5A 。

（2）电功 W ＝ Pt ＝ 11kW×1h ＝ 11kW·h ＝ 396×10^6 J 。

（3）热量 Q ＝ I²Rt ＝ 5²×5×3600 ＝ 45×10^5 J 。

七、课堂练习
1、一个电热水壶的电阻是484Ω ，接在 220V 的电源上，求它在10 分钟内产生的热量。

2、一盏灯标有“220V 40W”的字样，求这盏灯正常工作时的电流和电阻。

3、一台电风扇的额定电压是 220V ，额定功率是 60W ，线圈的电阻是2Ω ，求电风扇正常工作 1 小时产生的热量。

八、课后作业
1、复习本节课所学内容，完成课本上的练习题。

2、思考在实际生活中，如何节约电能，减少能量的浪费。

九、总结
通过本节课的学习，我们了解了电路中的能量转化，掌握了电能、电功、电功率、焦耳定律等重要概念和公式，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的能量转化，并运用所学知识解决实际问题。

希望同学们在今后的学习和生活中，能够更加深入地理解和应用这些知识，提高自己的科学素养。