高中物理必修三(人教版)12.1电路中的能量转化.pptxVIP

高中物理必修三(人教版)12.1电路中的能量转化

汇报人：AA

2024-01-25

目录

CONTENTS

能量转化基本概念

电路中能量转化过程

能量转化与电路元件关系

实验：测量电路中能量转化效率

生活中电路中的能量转化应用

提高电路中能量转化效率方法

能量转化基本概念

能量守恒定律是自然界的基本定律之一，它表明在一个孤立系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

在电路中，能量守恒定律表现为电源提供的电能等于电路中消耗的电能加上电路中储存的电能。

在电路中，能量的转化主要表现为电场能和磁场能之间的相互转化。

当电容器充电时，电源将电能转化为电场能储存在电容器中；当电容器放电时，电场能又转化为电能释放出来。

当电感线圈通电时，电源将电能转化为磁场能储存在电感线圈中；当电感线圈断电时，磁场能又转化为电能释放出来。

电路中能量转化过程

在电源内部，非静电力做功将化学能转化为电能。

化学能转化为电能

同时，电源内部也存在内能转化为电能的过程，但这一部分的能量转化通常较少。

内能转化为电能

在电阻中，电流通过导体时会遇到阻碍，电能被转化为内能，表现为导体的发热。

电阻中能量转化的效率取决于导体的电阻率和电流的大小。

能量转化效率

电能转化为内能

在电容和电感中，电场能和磁场能之间可以相互转化。当电容器充电时，电场能增加；放电时，电场能减少并转化为其他形式的能量。同样，当电感线圈中有电流通过时，磁场能增加；电流减小时，磁场能减少并转化为其他形式的能量。

电场能与磁场能的转化

电容和电感中能量转化的效率取决于其本身的特性和电路中的其他元件。

能量转化效率

能量转化与电路元件关系

电阻是电路中阻碍电流流动的元件，当电流通过电阻时，电能会转化为内能，使电阻发热。

焦耳定律描述了电阻发热的现象，即电阻消耗的电功率等于电流平方与电阻的乘积。

在纯电阻电路中，电能完全转化为内能，非纯电阻电路中部分电能转化为其他形式的能量。

电源内部存在内阻，当电流通过电源时，部分电能会转化为内能，使电源发热。

电源是将其他形式的能量转化为电能的装置，如干电池将化学能转化为电能，发电机将机械能转化为电能。

电源的电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领大小，数值上等于非静电力将单位正电荷从电源负极移到正极所做的功。

电容器是一种储存电能的元件，充电时电源将电能转化为电场能储存在电容器中，放电时电场能将电能释放出来。

电感器是一种储存磁能的元件，当电流通过电感器时，电能会转化为磁能储存起来，断开电路时磁能又会转化为电能释放出来。

变压器是一种利用电磁感应原理改变交流电压的装置，原线圈中输入的交流电能部分转化为磁能储存在变压器铁芯中，副线圈中将磁能转化为电能输出。

实验：测量电路中能量转化效率

实验原理

1.搭建电路

2.测量数据

在电路中，能量转化主要发生在电源和电阻之间。电源将其他形式的能量转化为电能，而电阻则将电能转化为热能。通过测量电路中的电压、电流和电阻，可以计算出电路中的能量转化效率。

连接电源、电阻、电流表和电压表，组成一个简单的电路。

开启电源，记录电流表和电压表的读数，以及电路中的电阻值。

3.改变电阻

更换不同阻值的电阻，重复步骤2，以获得多组数据。

4.数据处理

根据测量数据计算电路中的能量转化效率。

数据记录

数据处理

根据欧姆定律和能量守恒定律，可以计算出电路中的能量转化效率。具体公式为：η=(P_out/P_in)×100%，其中P_in为输入功率，P_out为输出功率。输入功率可以通过测量电源电压和电流计算得出，而输出功率则可以通过测量电阻两端的电压和电流计算得出。

在实验过程中，需要记录电源的输出电压和电流，以及各电阻的阻值。这些数据可以通过表格形式进行整理，以便于后续的数据处理和分析。

结果分析

结果讨论

通过计算得出的能量转化效率可以反映电路中的能量损失情况。如果能量转化效率较高，说明电路中的能量损失较小；反之，则说明能量损失较大。此外，还可以通过比较不同电阻下的能量转化效率，探究电阻对能量转化的影响。

在实验过程中，可能存在一些误差因素，如电源波动、测量误差等。这些因素可能会对实验结果产生一定的影响。为了提高实验的准确性和可靠性，可以采取一些措施来减小误差，如使用稳定的电源、提高测量精度等。同时，还可以进一步探究其他因素对电路能量转化的影响，如温度、材料等因素。

生活中电路中的能量转化应用

01

02

03

04

电动机

电焊机

电解设备

自动化生产线

电能转化为机械能，用于驱动各种机械设备。

电能转化为电弧能，用于焊接金属。

电能转化为机械能、光能、热能等，用于实现自动化生产。

电能转化为化学能，用于生产各种化学品。

电能转化为机械能，用于驱动汽车行驶。

电动汽车

电能通过牵引变流器