4.4《电路中的能量转化与守恒》(沪科版选修3-1)ppt课件

A．图甲两端允许加的最大电压为60V B．图乙电路允许流过的最大电流为3.5A C．图丙两端允许加的最大电压为17.5V D．图丙电路允许消耗的最大功率为110W
作
业
第92页家庭作业与活动
1、课外练习：1题。 2、书面作业：2题。 3、课外研究：按92页“多学一点”，比较 P外与R的关系和P外与U外的关系是否一致。
三、小结
1、电源的能量转化
EI U 外 I U内 I
纯电阻电路
U2 E2 P外＝U 外 I＝I 2 R＝ ＝ 2 R （R－r） + 4r R 2、电源的能量转化效率
η
P外 P
100%＝
U外 I EI
100%
纯电阻电路
η＝
1 r 1 R
100%
四、课堂练习
1、一台电风扇的额定功率为60 W，内电阻为2 Ω，当它 接在220 V的电压下正常运转，求：(1)风扇正常运转时，通过 它的电流强度多大？每秒钟有多少电能转化为机械能？(2)若 接上电源后，风扇因故不能转动，这时通过它的电流强度多 大？它实际消耗的电功率多大？此时会发生什么问题？ 解：(1) I＝ ＝ 解出：E机械＝60.0J 实际功率为：P＝I 2 R＝1102 2W＝2.42 104 W＝24.2kW 由于电风扇实际消耗的电功率远大于其额定功率，且电 能全部转化为内能，故风扇电机将被烧坏。
4.4 电路中的能量转化 与守恒
一、部分电路中的电功与电热
1、电功与电功率的计算
W qU UIt
2、电流发热的计算
Q I Rt
2
W P UI t
Q PQ I 2R t
一、部分电路中的电功与电热
3、纯电阻电路中的电功和电功率 （1）电路特点：
U ①满足欧姆定律 I＝ R ②电能→内能。
Q I Rt
2
P UI
PQ I 2 R
P PQ P其它 PQ
W Q E其它 Q
二、闭合电路的能量转化与守恒
1、电源的总功率
E U 外 U内
EI U 外 I U内 I
（对1C电荷W非＝W电）
电源消耗功率 电源输出功率
电源总功率
当外电路是纯电阻电路时： EI I 2 R I 2r
②当R≠r时， 同一功率P外对应两个阻值R1、R2。
二、闭合电路的能量转化与守恒
3、电源的效率 一般公式：
η P外 P 100%
η 100% 50% 0 r R
当外电路为纯电阻电路时：
η P外 P 100% ＝
U外 I EI
100% ＝
1 r 1 R
100%
可以看出： ①当R＝r时，P外最大,η＝50%； ②当R＝∞时，η＝100%（无实用意义）。
（2）电功与电热的计算：
U t W Q UIt I Rt R
2
2
P PQ UI
U2 2 I R R
一、部分电路中的电功与电热
4、非纯电阻电路中的电功和电功率
（1）电路特点：
U ①不满足欧姆定律，即 I 。 R ②电能→内能和其它能。
（2）电功与电热的计算：
W UIt
20 5 7.5 解：从乙图中看出，电源内阻为 r 2 (1)当R＝r′=R0+r时，R消耗的功率最大：
E2 E2 Pm1 4r 4( R0 r ) 202 W=9.52W 4(3 7.5)
(2)当R＝0时，R0消耗功率最大：
Pm 2 E 2 20 2 ( ) R0 ( ) 3W=10.4W R0 r 3 7.5
二、闭合电路的能量转化与守恒
2、电源的输出功率 一般公式：
P外＝U外 I
P外 E2/4r P外
当外电路为纯电阻电路时：
2
0 R1 r
R2 R
E 2 E2 P外＝I R ＝（ ）R ＝ 2 Rr （R－r） + 4r R
可以看出： ①若R变化，当R＝r时，P外最大：P外＝E2/4r ②若r变化，当r＝0时， P外最大： P外＝E2/R
U 220 A＝110A (2) 风扇不转，相当于纯电阻。则：I＝ ＝ R 2
2 由能量守恒定律得： Pt I Rt E机械
P U
60 A＝0.27A 220
2、电路图如图所示，图乙中图线是电路中的电源的路端 电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，
定值电阻R0＝3Ω.
(1)当R为何值时，R消耗的功率最大，最大值为多少？ (2)当R为何值时，R0消耗的功率最大，最大值为多少？ (3)当R为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？
(3)当R+R0＝r时，电源的输出功率最大：
Pm 3 E2 20Hale Waihona Puke Baidu W=13.3W 4r 4 7.5
3、有三个电阻的阻值及额定功率分别为R1＝10Ω、P1 ＝10W，R2＝20Ω、P2＝80W，R3＝5Ω、P3＝20W，它们 组成的电路如下图甲、乙、丙所示，关于各图的说法中正 确的是( BC )。