电热与焦耳定律

1、 办学理念:把您的孩子当成我们的孩子！ 龙文教育中小学生个性化教育集团龙文教育学科教师辅导讲义课 题电热与焦耳定律和生活用电教学目标1、 知道什么是电流的热效应2、 掌握焦耳定律3、 掌握电功及电功率的计算重点、难点焦耳定律、电功及电功率的计算考点及考试要求焦耳定律、电功及电功率的计算教学内容知识梳理、当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)，则有W=Q，可用电功公式来计算Q（如电热器，电阻就是这样的）。如果电流做功时、不仅把电能转化为内能，同时还转化为其他形式的能时。此时，电功大于产生的热：即W>Q。计算产生的热量只能用：Q= I 2Rt 计算电功只能用：W = U I t

2、（如电动机工作时）电热与焦耳定律    （1）电流的热效应，当导体中有电流通过时，导体要发热，这种现象叫电流的热效应。    （2）焦耳定律：实验表明，通电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。    焦耳定律的公式：    （3）纯电阻型电路中，电流做的功全部转化为内能。即    （4）电热的分配：对纯电阻电路，串联时： 并联时：    纯电阻电路中，由于，所以电热分配 串联时：&

3、#160;   并联时：   2. 电热器    （1）电热器的工作原理    电热器是利用电流热效应制成的加热设备。电热器的主要构件部分是发热体。发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的，发热体的形状根据需要可做成线状、管状、片状等。    （2）电热的利用    有效地利用电热给人们带来了极大的便利，其最大优点是人们可以很方便地控制和调节温度，下面介绍几个常见的电热器；    电熨斗：用来

4、熨烫衣服使之平整的电热器。电熨斗按结构和功能分为普通型、调温型、喷雾型等。普通型电熨斗的基本构件是：发热体、底板、外壳、手柄等。在普通电熨斗上加上调温器和控温指示灯就构成调温型电熨斗，在调温型电熨斗上加上喷雾装置就构成了喷雾型电熨斗。发热体是电熨斗的核心构件，一种是在云母板上均匀绕上电热丝，叫做云母电热芯。另一种是在金属管内装入螺旋状电热丝，再填充氧化镁粉制成，叫做电热管。红外线电熨斗则是把电热丝嵌在碳化硅板的槽内，碳化硅辐射红外线。电饭锅：用来煮饭的电热器。常见的电饭锅类型有，保温式自动电饭锅、定时启动保温式自动电饭锅、低压定时启动式自动电饭锅、电子电饭锅等。保温式电饭锅由发热体、磁钢限温器

5、、双金属片恒温器等组成，当电饭锅内温度达到103时，磁钢限温器切断电路，停止加热。当电饭锅内温度下降到60左右时，会自动转入保温过程，这个过程由双金属片恒温器来控制。    电子式电饭锅是带有微电脑控制器的电饭锅，整个烧饭、煮饭、焖饭过程由预先设计的程序自动进行   3. 电热的防止    电热在某些地方会给人们带来危害和损失，在电动机中，电热过大会烧坏绝缘材料，直至烧坏电动机，在电视机里，电热过大会烧坏电子元件，使电视机不能正常工作。在远距离输送电的过程中，电能转化成电热散发到空间损失了一部分电能。为此人们采取了

6、相应的办法：    （1）电动机里的导线尽量用电阻率小的材料，外壳做成叶片状增大散热面积，必要时装有风扇加快冷热空气的对流。    （2）电视机的外壳上开有散热窗，给产生电热较多的电子元件安装散热片。    （3）在远距离输送电的过程中，由于输送的电功率一定，由P=UI和Q=I2Rt知，减少输送电流I，便可减少由于电热而散失的电能，所以采用高压输电的方式。   4. 本实验中滑动变阻器的作用：    （1）保护电路；    （

7、2）改变小灯泡两端的电压，使其分别在额定电压下，略高于额定电压下、略低于额定电压下工作。   5. 在进行实验时注意：    （1）电源电压应高于小灯泡的额定电压；    （2）电压表的量程应大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡正常工作时的电流；    （3）滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡正常工作时的电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显；    （4）根据串联电路具有分压作用的原理进行判断，准确熟练地调节滑

8、动变阻器，使小灯泡在等于额定电压、略高于额定电压和略低于额定电压三种条件下发光；    （5）在连接电路时，开关应断开；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片要放在连入电路电阻最大端。 【典型例题】    例1. 一个电炉工作时的电压是220伏，电流是5安，求它在1小时内消耗多少千瓦时的电能？产生多少热量？例2. 两根相同的电热丝，电阻都为R，当它们串联后接在电源上，20分钟可以烧开一壶水，如果把它们并联后接在同一个电源上，烧开同一壶水需_分钟。 例3. （烟台市）如图所示是一个理发用电吹风的实物连接简图。其中发热电阻丝的

9、阻值为。求：    （1）电吹风吹冷风时，测得插头处电流为0.2A，此时电吹风消耗的电功率为多少？     （2）电吹风吹热风时，正常工作2min，消耗的电能为多少千瓦·时？    答案：（1）。    电吹风工作时消耗的电功率    （2）电吹风吹热风时，电热丝的功率，总功率。2min消耗电能W=Pt=1012W×2×60s=121440J=0.03kW·h  例4. 使用电烙铁时，为了方便，有

10、两档开关，使它工作时处于加热状态和休息时处于保温状态，（电源电压不变）如图所示。求：    （1）用公式说明开关S与哪个触点接触使电烙铁处于加热状态。    （2）要求加热功率是保温功率的10倍，则电阻与的比值为多少？    分析与解答：（1）设电源电压为U，当开关S接触点1时，R1与R2串联，此时的电功率为：    当开关S接触点2时，此时的电功率为：    因为，所以，即开关S接触点2时电烙铁处于加热状态。   

11、 （2）加热时只有接入电路，此时的功率为，保温时，都接入电路，此时的功率为：，根据可得：。     例5. 一个加热器和一个滑动变阻器，如图所示连接在220伏的电源上，当滑片P在b端时，把加热器放在484克20的水中，经过2分钟水便沸腾；当滑片P在a端时，把加热器放在同质量和同温度的水中，经过8分钟水沸腾。求：    （1）加热器的电阻多大？    （2）滑动变阻器的最大阻值多大？     例6：下图是家庭常用的电热水壶。（1）结合你对电热水壶的了解，就电

12、热水壶的结构和使用过程中出现的一些现象，提出一个与物理有关的问题，并给出简要回答。示例：问题：用电热水壶烧水时，壶嘴为什么冒白汽？答：是水蒸气从壶嘴冒出后，遇冷液化形成小水珠的缘故。问题: 。答： 。（1） 暑假里的一天，李红去商店购买电热水壶,售货员给他了一份推销××牌电热水壶的宣传广告，其内容如下： 高效、节能、省时、烧一壶水仅用3分钟 ！省时、烧一壶水仅用××牌电热水壶电热水壶××牌电热水壶优点： ××牌电热水壶名牌额定电压220V额定功率1000W容积2L超温保护器熔断温度110××牌电

13、热水壶请你根据上面提供的信息，计算：电热水壶正常工作时的电阻是多少？电热水壶正常工作3分钟消耗多少电能？请你估计本地夏季自然界中水的温度为_ ，根据你的估计值，若将一壶水烧开需要吸收多少热量？C水=4.2×103J/(kg· ) 气压为1标准大气压根据上述计算结果，请你对上述宣传广告中“电热水壶的优点”有关内容作出评价。并给消费者提一条有益的建议。 参考答案：用电热水壶烧水为什么不能灌的太满？因为水热胀冷缩，水受热膨胀溢出有危险。电热水壶的提手为什么用胶木的？因为胶木是绝缘体和热的不良导体。电源插头处为什么用较好的绝缘材料？防止漏电等。合理即可。 电热水壶的额定功率P=10

14、00W 额定电压U=220V 由P=U 2R得：R=U 2P=（220V）21000W=48.4。（1分） 电热水壶工作3min消耗的电能：W=P t =1000W×3×60S=1.8×105J（ 1分） 估计的水温只要在1035之间皆可 （1分） 一壶水的体积V = 2L=2.0×10-3m3 水的密度=1.0×103Kgm3 一壶水的质量m=V=1.0×103Kgm3×2.0×10-3m3=2 Kg （1分） 若估计的水温按20，用这种电热水壶烧开一壶水需要吸收的热量为：Q=cm（t2 - t1）=4.2

15、15;103J (kg·) × 2 Kg ×（ 100 - 20）= 6.72×105J（2分）（水的初温取值范围:1035，吸收的热量范围:（7.565.46）×105J均为正确） 电热水壶3min内产生的热量Q=W= 1.8×105J，该热量远远小于烧开一壶水所用的热量（或电热水壶3分钟消耗的电能远小于烧开一壶水需要的热量），所以3分钟不可能将水烧开，此宣传广告不可信（1分）。 请消费者慎对宣传广告，购买前要科学分析、充分了解后再买（1分）。答案合理即可。评分标准：本题10分。问2分，问题和解答各1分; 问8分；各步占分见相应小括

16、号内的分值；其中小问对“电热水壶的优点”评价只要答出“3分钟不可能将水烧开，此宣传广告不可信，即可给1分。例7光敏电阻是一种薄膜电子器件，当没有光照射到电阻上时，光敏电阻在电路中相当于断路；当光的照射达到一定强度时，光敏电阻可以在电路中正常工作，并且对应的光敏电阻的阻值随着光源强度的增加而变小。下表是某种光敏电阻的阻值与照度(单位是勒克斯)的关系。取三个完全相同的这种光敏电阻R1、R2、R3组成如图18所示的电路。灯L1标有“4V 4W”的字样，当以第一组照度照射R3，同时以第二组强度照射R1时，灯L1刚好正常发光；当以第一组照度同时照射R1、R3时，灯L1的实际功率为它额定功率的；求：(1)

17、电源电压；(2)当以第一组照度照射R3，同时以第四组照度照射R2时，电流表的示数1A，灯L2刚好正常发光，计算灯L2的额定功率。第一组第二组第三组第四组照度/勒克斯1×10-42×10-43×10-44×10-4光敏电阻的阻值/欧R 由甲、乙图对灯L1：由甲、乙两图电路中的总电压相等得：由甲图得：由丙图得：【模拟试题】一. 填空题  1. 在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中电阻丝的电阻大，两电阻丝串联后通电产生的热量使甲瓶中的煤油上升得较高，这表明，当_一定时，电阻越大，电流产生的热量越多。 &

18、#160;2. 接上题，当减小串入电路中的滑动变阻器的阻值时，会使甲瓶（或乙瓶）中的煤油上升得更快，这表明，当_、_一定时，电流越大，电流产生的热量越多。  3. 电饭锅是利用电流的_效应工作的，电流通过导体产生的热量与_、_和_成正比，这个规律可用式子_来表示，这就是焦耳定律。  4. 两个并联的电阻器，阻值分别是R1和R2，已知，在通电5min内，R1和R2放出热量之比是_。  5. 为了防止电热造成的危害，所以电视机、收音机外壳上有_，这是为了加快_。  6. 一台电烘箱，正常工作时，通过它的电阻丝的电流是4A，电阻丝的电阻是55，通电1

19、min可以产生_J的热量，消耗_J的电能。  7. 创造电热器中发热体的材料应当具有_、_的特点。  8. 电阻，把它们串联接在电路中，R1和R2在相同的时间内产生的热量之比_；若把它们并联接在电路中，在相同时间内产生的热量之比=_。  9. （2002·南京）某同学用如图所示的装置研究电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系。图中两个烧瓶内盛有质量和温度都相同的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。实验时，该同学想把两段金属丝串联接入电路。 

20、   （1）请你用笔画线作导线，帮他完成电路。    （2）这样连接的目的是_。    （3）实验过程中可以观察到A瓶中温度计的示数小于B瓶中温度计的示数，这表明_。 二. 选择题  10. 下列应用中不是利用电流热效应为人类服务的是（    ）    A. 白炽灯发光    B. 电饭锅烧饭    C. 电熨斗熨衣服    D. 远距离输电时将部

21、分电能转化为内能  11. 以下实例中，不属于电热利用的是（    ）    A. 用电饭锅煮饭    B. 用电熨斗熨衣服    C. 用电烙铁焊接    D. 在电视机外壳上开散热窗  12. 在“研究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中，采用的是物理学研究中的哪种方法？    A. 控制变量法        

22、;    B. 比例法     C. 猜想法               D. 推理法  13. 电炉丝通电时产生热量多，温度很高，而与电炉丝相连接的铜导线却温度很低，这是因为（    ）    A. 铜导线很长，散热很快     B. 铜导线电阻很小，产生的热量少   

23、; C. 电炉丝电阻很小产生的热量散不出去     D. 以上说法都对  14. 有阻值为10、15的电阻线，把它们按下图四种接法，先后接入同一电源，则在相同时间里放出热量最多的接法是（    ）  15. 关于两种取暖器的使用，下面说法正确的是（    ）    铭牌如图所示：    A. 两种取暖器正常工作时，相同时间内电热毯产生的热量比电暖器的多    B. 电热毯的额定功率比电暖器小，从各方面考虑最好使用电暖器    C. 电热毯的额定功率比电暖器的小得多，从各方面考虑最好使用电热毯    D. 从使用方便和节约用电来看，睡觉时选用电热毯、工作学习时用电暖器  16. 阻值为R的电阻丝接到电压不变的电源上，3min可烧开一杯水；若换用10R的电阻丝，再接到这个电源上，这时烧开一杯水所需要的时间是（    ）    A. 0.3min        &#