电与热(焦耳定律)计算

电与热（焦耳定律）计算

一、基础知识

考点1：焦耳定律

1．内容：电流通过导体产生的热量跟________成正比，跟________成正比，跟________成正比．

2．定义式：________ ．

(1)意义：公式反映的是电流通过导体时产生热效应的规律，定量地揭示了电能转化为热能的规律．

(2)适用范围：公式是由实验总结出来的，只要是电流所产生的热量，都可以利用这一公式进行计算．

(3)单位：当公式中电流的单位用____，电阻的单位用____，时间的单位用____时，电热的单位才是_________.

3．推导公式：Q =______ =______ =______。

4．电功和电热的关系：

(1)概括地说，电功和电热是整体与局部、全体与部分的关系．

①当电路中接入的是电炉、电烙铁、电饭锅、电热壶等“纯电阻性”用电器时，消耗的电能____（填“全部”或“一部分”）转化为热能，即W ____ Q.此时，电功和电热没有区别．

②当电路中接入的是电动机、充电的蓄电池时，消耗的电能大部分转化机械能、化学能，只有____（填“全部”或“一部分”）电能转化为热能，即W____Q．此时，只能利用公式Q= I2Rt 计算电热．

【方法归纳】电流通过用电器，将电能转化为热能的现象叫电流的热效应．电流的热效应是电流的普遍现象．

考点2：焦耳定律的探究

1．实验方法：________法、________法.

2

3．转换法的运用：

(1)通过观察玻璃管中煤油________来判断电热的多少

(2)通过观察温度计的_______来判断电热的多少．

(3)通过观察玻璃管口气球_______来判断电热的多少．

(4)通过观察电热丝点燃火柴________来判断电热的多少．

【提示】(1)实验中往往选择煤油作为加热物质的原因：①煤油比热容小，吸热升温快；

②煤油热膨胀效果明显．

(2)实验中将电阻丝绕成螺旋形是为了减小热量散失，使实验效果更明显，

考点3：电热的利用

1．电热器的原理：电流的______效应．

2．电热器的主要结构：发热体．发热体是由电阻率____、熔点____的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的．其中，绝缘体材料可将电阻丝与电热器的外壳隔开，防止触电和漏电．3．电热器示例：电饭煲、电烙铁、电烤箱．

4．电热器的优点，

(1)清洁卫生，没有环境污染；(2)效率；(3)可以方便地控制和调节温度．

考点4：电热的危害

1．危害：

(1)由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器．

(2)电能输送过程中的电能损失．

2．电热器防止电热危害的方法：

(1)安装__________；

(2)安装__________．

【提示】(1)保险丝利用电热将自身烧断，从而保证电路中的导线不被烧坏．这里利用了“逆向思维”．

(2)家用电器长时间不用时，应当隔一段时间开机一段时间，这样可以利用电热驱潮，避免家用电器受潮，导致电路短路．

二：典例选讲

【例1】电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为( )

A．导线的绝缘皮隔热B．导线散热比电熨斗快

C．通过导线的电流小于通过电熨斗的电流D．导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻

【例2】在探究“导体产生的热量与导体两端的电压、导体的电阻和通电时间关系”的实验中，实验装置如图所示，两烧瓶A、B中煤油质量相等，两只温度计的示数相同，电阻丝的阻值R1 >R2.则：

(1)开关接在干路，是为了控制________相同．

(2)烧瓶中不装水而装煤油，是因为水的比热容较（填“大”

或“小”）．

(3)闭合开关后，发现B中温度计的示数上升较快．则B中

电阻丝放出的热量比A中放出的热量．由此得出结论：

当导体两端的电压和通电时间相同时，导体电阻越大，导体产生的热量越____（填“多”或“少”）．

(4)电烘箱高温和低温两档的调节是通过改变接入电路的电阻丝的长度来实现的，由上述实验可知：低温档接入电路的电阻丝比高温档要____（填“长”或“短”）一些．

三、随堂检测

1．下列家用电器中，利用电流的热效应工作的是( )

A.电饭锅B．电风扇C．电视机D．洗衣机

2．某阻值为4Ω的定值电阻，通过的电流为0.5A，则1min产生的热量是( )

A. 2J B．30J C.60J D.120J

3．两定值电阻丝R1 = 440Ω，R2 = 220Ω，若将R1和R2串联后接到220V的电源上，在相同时间内，R1和R2上产生的热量之比是。

4.在如图所示的电路中R1 = 15Ω，R2 = 20Ω，闭合开关后，电流表的示数为0. 4A。则R1两端的电压为V．通过电阻R2的电流为A。若通电100秒，R2产生的热量为J。

5．在“探究电流通过导体产生的热量与电阻间关系”的实验中，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中，每一烧瓶里各插入一温度计，电流通过导体产生的热量不易直接观察，本实验中通过显示电流产生的热量变化；上述实验中采用是电路连接方式，其目的是。

6．小吴同学自制了一个简易的“电热驱蚊器”，它是利用了电流的效应工作的，发热元件是一个阻值为1.0×l04Ω的电阻。当发热元件两端的电压为220V时，流过该元件的电流为mA；通电100s产生的热量为J。

7．浴霸是安装在浴室内供取暖和照明的家用电器，某品牌浴霸的铭牌和简化电路如图所示，L照明灯，L1和L2是两个功率均为275W的红外线取暖灯。

(1)浴霸工作时，为了使取暖功率达到最大值，应闭合的开关是

(2)照明灯工作时，它的电是多大？

(3)三灯同时正常再工作半小时，消耗多少电能？

8．如图所示为某电热饮水机的电路原理图，饮水机有加热和保温两种工作状态，饮水机热水箱内水温达到92℃时开关S1自动断开，处于保温状态；当水温降至一定温度时，S1又闭合，重新加热。已知电源电压保持220V不变，电阻R1的阻值为1210Ω，电阻R2的阻值为121Ω。求：

(1)饮水机处于保温状态时的电功率是多少？

(2)饮水机处于加热状态时电路的总电流是多少？

9．图甲是内胆为铝质材料的电饭锅，内部电路如图乙所示，R1是加热电阻，阻值为48.4Ω；R2是限流电阻，阻值为484Ω。煮饭时，接通电源(220V50Hz)，闭合手动开关Sl，电饭锅处在加热状态。当锅内食物温度达到103℃时，开关S1会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合，S2是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动断开，温度低于70℃时会自动闭合。(已知水的比热容为4.2×103J／( kg．℃)；查表可知铝的熔点为660℃）请解答下列问题：

(1)如果接通电源后没有放入食物就闭合开关Sl，电饭锅的内胆是否会熔化？为什么？

(2)在保温和加热两种情况下，电饭锅消耗的电功率之比是多少？

(3)若在一个标准大气压下将温度为20℃，质量为2.5kg的水烧开需要16min40s，求电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是多少？