第四节 焦耳定律
第四节--焦耳定律
第四节焦耳定律
一、教学目标
（一）知识与技能
1．能通过实例，认识电流的热效应。
2．能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。
3．会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。
（二）过程与方法
1.体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。
（三）情感态度和价值观
1.会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。
二、教学重难点
重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。
难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
三、教学策略
电流做功的过程就是把电能转化为其它形式能的过程，不同的用电器转化成不同形式的能量。
本节研究的是把电能转化为内能多少，生活中的用电器工作时都伴有热的现象，用此引入电流的热效应，从电炉丝与连接的导线入手，提出问题，学生也比较容易猜到电阻是影响电热的因素之一。
在设计实验研究电热与电流、电阻和通电时间关系时，要利用到控制变量的方法。
研究电热与电阻的关系要比研究电热与电流关系思维难度上略低一些，体现了从简入难的层次性。
设计实验时结合了电路的特点，利用串联电路使两电阻的电流相等，利用分电压的方法使两电阻的电流不相等。
四、教学资源准备
校园局域网、多媒体课件整合网络、家庭电路演示板（含电能表）、功率不同的用电器（如热得快和白炽灯）、电源、开关、导线、规格已知的小灯泡、滑动变阻器等。
第四节-焦耳定律及其应用
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新知探究
探究(tànjiū) 四
实验(shíyàn)结论
结论1. 在通电(tōng diàn)电流和通电(tōng diàn)时间相 同的条件下电阻越大，电流产生的热量越多。 结论2. 在电阻和通电时间相同的条件下 电流 越大，电流产生的热量越多。
结论3. 在通电电流和电阻相同的条件下 通电时 间越长，电流产生的热量越多。
热量最多是（ (chǎnshēng)
）
A．电风扇
B．电视机
C．电烙铁
D．节能灯
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课堂(kètáng)合作探究 例1．标有“220V 4W”字样的电风扇、电视 机、电烙铁、节能灯正常工作(gōngzuò)相同时间， 产生热量最多是（C ）
A．电风扇
B．电视机
C．电烙铁
D．节能灯
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成功＝艰苦(jiānkǔ)劳动＋正确方法。
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义务教育教科书（人教版）九年级物理下册
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解：
（1）W=Pt=40W×100s=4000J （2）电热器为纯电阻(diànzǔ)因此 Q=W=4000J
第四节、焦耳定律
3.电加热器原理：电流的热效应 4.电加热器的结构：主要是：发热体 发热体是由电阻率大，熔点高的材料绕 在绝缘材料做成的 5.电热有利一面 在潮湿的环境或春天环境中，用电器 容易受潮，在使用电器过程中，发热可 以驱潮湿，避免用电器绝缘层受潮老化。
6.电热的危害
持续使用电器时间过长，用电器温度高， 导致绝缘层老化电路事故破裂，造成短 路，引起电路事故甚至火灾。 7电热器的优点
流产生的热量与电流、电阻和通电
时间的关系。
二、焦耳定律
1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的
二次方成正比，跟导体的电阻成正
比，跟通电时间成正比。
2．公式：Q = I2Rt
3．单位：焦耳（J）
注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一 个用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量 增大到 9 倍
三、电能和电热关系
一电炉的电阻是100 Ω ，通电时间10秒钟产生的热量为 4×105J,通过这个电炉的电流是 A 电流通过电风扇做功时， 能转化 为能 和 能，如果电流做功3.6×106J,电风扇获得的 机械能一定 3.6×106J
课堂小结
焦耳定律 的实验和 内容
电热的利 用和危害
家庭电路中使 用功率过大的 用电器可能引 起火灾。
要解释上述两个现象，我们必须研究 电流产生的热量与哪些因素有关.
演示实验
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
实验装置
实验1：研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω
A
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻 越大，这个电阻产生的热量越多。
清洁卫生，没有环境污 染，热效率高，还可以方 便地控制和调节温度。
孵卵器
8.电热的利用。
第四节 焦耳定律
第四节 焦耳定律知识清单一．焦耳定律：内容：电流通过导体产生的热量公式： Q = I 2R t注意: 1. 对于纯电阻电路Q=W, 如 ：电烙铁 ，电熨斗，电饭煲，（把电能全部转为内能的电器）。
2． 对于非纯电阻电路Q=I 2Rt, Q W 如：电风扇，电动机，（把电能部分转化为内能的电器）。
①串联电路中常用公式：Q= I 2Rt 。
Q 1:Q 2:Q 3:…Qn=并联电路中常用公式：Q= U 2t/R Q 1:Q 2=②无论用电器串联或并联。
计算在一定时间所产生的总热量 常用公式Q= Q 1+Q 2+…Qn③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q= U 2t/R=Pt 二．应用——电热器：①定义： ②原理：焦耳定律③组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率 、熔点 的合金制成。
三．总功率的两种计算方法：总P =1P +2P +┅+n P =总总I U =总总R U 2=总总R I 2名题点拨题型一。
了解电流的效应例1将规格都是“220V 100W ”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列有关说法中，错误．．的是：【 】 A ．三个电器产生的热量一样多 B ．电流通过三个电器做功一样多 C ．三个电器消耗的电能一样多 D ．电烙铁产生的热量最多针对练习1．下列各种电器中，利用电流热效应工作的是【 】 A ．计算机 B ．电饭锅 C ．电冰箱 D ．电风扇2．暑期持续的“桑拿天”，居民家里的空调、电扇都闲不住，导致电路火灾时有发生，火警电话不断，消防车拉着警笛呼啸而出，赶往火灾现场，调查发现，起火原因如出一辙：电线超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮．根据学过的物理知识回答：(1)“超负荷”是指电路中的 过大(选填“电流”或“电阻”)。
(2)使火灾发生的理论依据是 。
(3)如果导线是超导材料结果如何 ？题型二。
纯电阻电路计算1．家用电熨斗的铭牌上标有“220V 880W ”的字样。
第十八章第四节焦耳定律方案
1.可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大 2.可能与电流有关。电流越大，电流热效应越大 3.可能与通电时间有关。通电时间越长，电流热 效应越大
[设计实验]
讨论1.当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用 什么 方法去研究？
答:控制变量法
讨论2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理 量？
2．电热的危害 很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。
如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑 运行时要用微型风扇及时散热等等。
课堂小结
焦耳定律 的实验和
内容
电热的利 用和危害
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
电能 内能+机械能
W＞Q热
例题
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两 端，在 5 min内共产生多少热量?
解:
I=
U R
=
36 60
V Ω
=
0.6
A
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。
想想议议
额定电压相同的灯泡，额定功率越大， 电阻越小，正常工作时单位时间内产生的 热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大， 单位时间内产生的热量越多。二者似乎有 矛盾，这是怎么回事?
人教版九年级物理第18章第4节《焦耳定律》课件
在实际问题中主要涉及电炉、电饭锅、电烤箱等电热器. 2.比较导体放出热量多少. (1)在电流相同时，根据Q=W=I2Rt，电阻越大，相同时间内 放出的热量越多； (2)在电压相同时，根据 Q W U2 t，电阻越小，相同时间
R
内放出的热量越多.
(1)在并联电路中，电阻两端的电压相同，
U2
电热功率:
P1 P2
R1 U2
R2 R1
R2
(2)在串联电路中，通过电阻中的电流相等，电热功率
P1 P2
I2R1 I2R 2
R1 R2
考考你
电炉丝和导线通过的电 流相同。为什么电炉丝 热的发红，而导线却几 乎不发热？
原因：导线与电热丝串联，电流、时间 都相同，导线电阻远小于电炉丝电阻， 依Q= I2Rt所以导线产生的热量少。
想想议议
额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越 小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是 按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量 越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?
答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内 产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说， 电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件 是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式 时应该特别注意条件。
消耗的电能（总的）为： W=UIt=220V×0.3A×300s=19800J 机械能(有用）：19800J-5400J=14400J
效率=有用/总的：=14400J/19800J=72.7%
二、电热的计算 1.消耗的电能全部转化为热能的用电器(纯电阻电路)，消 耗的电能等于放出的热量，即I2Rt =Q=W=Pt=UIt U2 t，
电功 = 电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R
第十八章 第四节 焦耳定律
第四节 焦耳定律教学目标：（1）知道电流的热效应（2）知道焦耳定律（3）知道电热的利用和防止教学重点：通过探究，知道电流的热效应与那些因素有关教学难点：探究实验中“控制变量”的应用知识点一：电流的热效应（1）电流三大效应：热效应 磁效应 化学效应（2）热效应：电流通过导体时，电能要转化成热，这个现象叫做电流的热效应。
（3）利用电流热效应工作的用电器叫做电热器，如电炉、电热水器等（4）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时都会发热，如果电阻为零（如超导体）。
则没有电流的热效应产生。
例题讲解：例1、（2007•防城港）小强家新买了一个电热水壶，使用前小强细读电热水壶的铭牌（如下 图）．他理解错误的是（ ）A.电热水壶正常工作时的电压为220VB.电热水壶工作时实际消耗的功率都是400WC.电热水壶每次烧水时最多只能盛水500mlD.电热水壶应接在电压为220V ，频率为50Hz 的交流电源上使用解析：由铭牌可知，电热水壶额定电压为220V ，额定功率为400W ，电热水壶最大容量500ml ，交流电频率为50Hz ．A 、C 、D 正确，B 错误．答案：B ．例2、下列事例中，不属于利用电热的是（ ）A 、用电饭锅煮饭B 、用电熨斗熨衣服C 、用电热孵卵器孵小鸡D 、电视机设置散热窗解析：通过电流做功使电器发热，我们可以利用电热但有时还要防止电热．A 、B 、C 三个都是利用电热为我们工作，D 是防止电视发热过多而损坏电器，故设置散热窗．故D 不是电热的利用，答案：D ．跟踪练习：1、电热壶的工作原理是利用了电流的 效应．利用电热壶烧水时，将电能转化为 能，使水烧开．给手机电池充电，这是将 能转化为 能．2、关于电热的利用，下列说法中正确的是（ ）A 、电热对我们来说总是有利的B 、电热对我们来说总是不利的C 、电饭锅是利用电流热效应的原理制成的D 、电视机工作过程中没有产生电热答案：1、解析：电流的热效应是指导体通电时会发热的现象，它的一个应用是电热壶，它 将电能转化为内能，而蓄电池充电时，是把电能转化为化学能． 答案：热；电；内； 电；化学2、解析：电热是指电流通过导体时会产生热量的现象，对于我们的生活 也有利也有害．A 、说法错电热水壶铭牌 额定电压 220V 额定功率 400W 容量 500ml 频率 50Hz误，电热会造成导线温度上升，引发事故．B 、说法错误，利用电热可以取暖．C 、说法正确，电饭锅是利用电流热效应的原理制成的．D 、说法错误，电视机工作过程中会产生电热． 答案：C知识点二： 探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关研究方法：①控制变量法:探究电热与电阻的关系，要保持电流和时间相等，改变导体的电阻，把阻值不同的电阻串联，比较产生热的多少。
第四节 焦耳定律
焦耳定律【知识补给】焦耳定律1．含义：电能转化成的内能（电流的热效应）。
2．焦耳定律：电流通过导体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。
3．计算公式：Q=I2Rt（适用于所有电路）对于纯电阻电路可推导出：串联电路中常用公式：Q=I2Rt；并联电路中常用公式：Q=U2t/R；计算总热量常用公式Q总=Q1+Q2（无论用电器串联或并联）。
4．在电路中的特点：Q1/Q2=R1/R2（串联与电阻成正比）；Q1/Q2=R2/R1（并联与电阻成反比）。
5．当用电器为纯电阻时，W=Q（电能全部转化成内能）特例：电动机为非纯电阻，W>Q。
6．应用——电热器：①定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。
②原理：焦耳定律。
学*科网③组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
④优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。
1.如图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是A．B．C．D．A【解析】A、电热水器工作时，消耗的电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故A正确；B、电冰箱工作时，消耗的电能主要转化为机械能，不是利用电流的热效应，故B错；C、笔记本电脑工作时，消耗的电能主要转化为光能、声能，不是利用电流的热效应，故C错；D、电动剃须刀工作时，消耗的电能主要转化为机械能，不是利用电流的热效应，故D错。
故选A。
2.两个电阻R1和R2，且R1<R2，把它们接到同一电源上，要使相同时间内产生的热量最多，就应该A．只用R1B．只用R2C．R1和R2串联D．R1和R2并联D【解析】由题意可知，电源的电压不变，根据Q=W=2URt可知电阻最小时相同时间内产生的热量最多，根据电阻的串联特点和并联特点判断电路的电阻关系即可得出答案。
故选D。
3.如图所示是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。
两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中水面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
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第四节焦耳定律
一、填空题
1、如图所示为“iPad”的充电器，参数标有5V2.1A，表示充电电压是5V，最大输出电流2.1A，
电板充满电所储存的电能是113400J。
充电时的能量转换是电能转化为______（化学/内）能。
若“iPad”充电时以最大输出电流充电，要将空电板充满电需要______h，小明觉得充电时间
太长了，他想为什么苹果公司在设计时不把最大输出电流提高呢？这样可以实现快速充电，
于是他请教了物理老师，老师告诉了他一个信息，影响锂电池寿命的最大杀手是电板发热，
小明恍然大悟，请你解释其中的原因________。
2、电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用________来工作的。
而计算机内都装
有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了________。
3、某加热装置的工作原理如图所示，两电阻丝的阻值相等，电源电压不变，它有加热
和保温两个工作状态。
当开关S1接b，S2断开时，它是处于状态，此时电路功率为P1；当开关S1接a，S2闭合时，电路功率为P2，则P1∶P2＝。
4、小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P
从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图像可得，定值电阻R1
的阻值是Ω．实验时，电源电压保持5V不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻
器消耗的电功率是＿＿＿W，此时，电阻R1在10min内产生的热量为J
5、一个电热水壶，铭牌部分参数如下：额定电压220V，额定功率模糊不清，
热效率为90%。
正常工作情况下烧开满壶水需要5min，水吸收的热量为
118800J，此时热水壶消耗的电能为________J，其额定功率为________W，
电阻是________Ω。
若实际电压为198V，通过电热水壶的电流是________A，
1min内电热水壶产生的热量是________J。
(假设电阻不随温度改变)
6、灯具研究所为了研究白炽灯丝的温度对白炽灯平均寿命的影响，做了如
下实验：保持灯丝内惰性气体的压强为0.1atm，钨丝粗细为250
μm，通过改变钨丝中电流的大小来改变灯丝的温度，测得灯泡
的平均使用寿命与灯丝温度及电流间的关系如下表所示：分析
表中实验数据可以预测：在与上述实验相同的条件下，钨丝温
度在2200K时，其平均使用寿命应最接近于________h，你作出
这样的预测的理由是_____．
7、如图是电动汽车动力系统示意图。
汽车行驶时，通过改变滑动变阻器的阻值来调节电动机转速，从而改变行驶速度。
当汽车速度最大时，电压表的示数为180V，电流表的示数为15A，此时电动机消耗的功率为W。
若电动机的内阻为0.4Ω，则电动机内阻的发热功率为W。
8、如图是某电热器的电路示意图，R1、R2为电热器发热电阻丝，若R1＝R2＝60.5Ω，
则电热器在旋钮开关接触点“2”时通电1min产生的热量是_____________J。
现小
明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电热器被碰倒时能自动断开电路，以免引起
火灾。
该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的_________点处。
9、饮水机是一种常用的家用电器，其加热水槽部分工作原理电路图如图，其中S
是一个温控开关，R1为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到
预定温度时，S自动切换到另一处于保温状态.请回答下列问题：
（1）A、B是两种不同颜色的指示灯。
如果用红色表示正在对水加热，黄色表示保温，请标明指示灯的颜色，应该是A为色，B为色。
（2）若饮水机加热时加热管的功率为550W，而保温时加热管的功率为88W，则电阻R2的阻值为（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）
二、选择题
10、如图是某家用电器内部电路结构图,其中R1R2为加热电阻丝,(R1>R2)，下列电阻丝的四种连接方式,可使电热器提供不同的发热功率,关于其大小说法正确的是
A甲的连接方式,发热功率最小B乙的连接方式,发热功
率最大
C丙的连接方式,发热功率最小D丁的连接方式,发热功
率最大
11、一只“220V45W”的电烙铁，在额定电压下使用，每分钟产生的热量是( )
A、45J
B、220J
C、2700J
D、9900J
12、关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是
A．根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B．根据Q=U2t／R可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C．根据Q=UIt可知，相同时间内，相同时间内产生的热量与电阻无关
D．根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
13、如图1所示，额定功率为2W的小灯泡Ｌ与一个阻值为4Ω的电阻Ｒ串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光。
则通电1分钟，小灯泡产生的热量是（）
Ａ．80J Ｂ．120J Ｃ．540J Ｄ．无法判断
14、家用电吹风由电动机和电热丝等组成，为了保证电吹风的安全使用，要
求：电动机不工作时，电热丝不能发热；电热丝发热和不发热时，电动机都
能正常工作。
如下图所示电路中符合要求的是
15、在图3所示的电路中，电源电压保持不变，当开关S1、S2都闭合时，电
压表V1、V2的示数之比为5：3；当开关S1闭合、S2断开时，电压表V1、V2的
示数之比为3：2。
在
后一种情况下的全部
通电时间内，电阻R1与R3产生的热量之比为
A. 2：3 B．1：3 C．3：2 D. 2：1
16、电流通过导体时导体会发热，根据这个道理可制成
A．电风扇B．电铃C．电炉D．发电机
17、有一标有“220V或110V500W”的电炉，它对应的电炉丝连线图如图所示。
其中B为电热丝AC的中点抽头，下列说法中不正确的是（）
A．将AB端与220V电源相连，功率为250W
B．将AC端与220V电源相连，功率500W
C．将AC连在一起作为一个接线端，再将它和B端与110V电源相连，功率为500W
D．将AC端与110V电源相连，功率为250W
18、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈电阻为2，线圈中电流为10A。
这台电动机正常工作消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（）
A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J
C．W=72200J，Q=200J D．W=72200J，Q=3800J
19、有两根阻值分别为的电阻丝，分别采用下图所示的四种方法接在同一电源上后，相同时间内产生的热量最大的是
20、一个电炉接在220V的电路上时用10min可以烧
开一壶水，若该接在110V的电路上（忽略散热等因素影响），烧开这壶水需要的时间为（）
A．10min B．20min C．30min D．40min
21、小洁家购买了一台电饭锅，在使用时闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作，请你用所学的物理知识帮小洁分析一下，发生这一现象的原因是
A.电压太高
B.导线太粗
C.导线太细
D.导线太短
四、计算题
21、电烙铁使用前需要一定的预热时间，因而若暂时不用也要接在电源上，这样既费电又会造成烙铁头氧化而不易沾锡。
所以，有时采用如图8所示电路，在暂不需要焊接时，断开S，使电烙铁处于预热状态；当需焊接时，闭合S，
就能很快达到焊接温度。
现用“220V25W”的电烙铁，若灯炮在预热状态时的电阻为800欧，则预热状态下电烙铁消耗的功率为多少瓦？整个电路消耗的功率是电烙铁正常工作时的百分之几？
22、如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，电源电压不变。
当开关S接1时，电压表的示数为6V，电流表的示数为1A。
求：
（1）R2的阻值是多少？
（2）当开关S接2时，电压表的示数为多大？若通电1min，电阻R2产生的热量是多少？
23、一只开水煲的铭牌如图，内部由开关和电热丝组成．求：
（1）正常工作时，通过内部电热丝的电流；
产品名称：开水煲
额定频率：50Hz
额定功率：1100W 额定电压：220V
容量：1.2L
型号：
JKY-12C09 C
（2）内部电热丝的电阻；
（3）额定电压下工作5min消耗的电能．
24、图是某简易电吹风工作原理的电路图(R为电热丝，M为电动机)，表3是该电吹风的铭牌。
求：
(1)电吹风正常工作且吹热风时，流过电热丝的电流多大。
(2)电热丝R的阻值多大(电热丝的阻值随温度变化不计)。
25、如下图所示，标有“6V、3W”字样的小灯泡与最大阻值为10Ω的滑动变阻
器串联在电路中。
当变阻器连入电路中的电阻为6Ω时灯正常发光。
（不考虑
灯泡电阻受温度影响，电源电压不变）求：
（1）灯泡电阻、电源电压；（2）灯泡正常发光1min，变阻器产生的热量。