資源簡介

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第6節
電能
第3課時
浙教版
初中
電功率
1.電功率：電器的電功率，等于這個用電器兩端的電壓與通過這個用電器的電流的乘積。
計算公式:
P=UI
變形式
U=P/I
I=P/U
對于純電阻電器(只有電阻在做功)
歐姆定律
I＝U/R
=U2/R
推導公式
=U·U/R
P=UI
P=UI
=IR·I
=I2R
P=U2/R(已知U和R求P)
P=I2R(已知I和R求P)
對于純電阻電路，
W＝Pt＝UIt
W=
U2t/R=I2Rt
P＝
W
t
復習：
電流的熱效應：
電流通過各種導體時，都會使導體的溫度升高的現象。
電熱器：利用電流的熱效應工作的.
電熱器的主要元件是發熱體
其特點是電阻率大,熔點高.
結構:
實質(能量轉化):
電能轉化為內能的過程.
判斷：下列電器哪些是電熱器？哪些不是？
電風扇、電烙鐵、電視機、電飯鍋、電爐、電腦、電熨斗。
電烙鐵
電飯鍋
電爐
電熨斗
電流的熱效應在生產和生活中廣泛的應用。例如：電爐、電熨斗、電熱水器、電暖氣等。這些電熱器具有清潔、無污染、熱效率高，便于控制和調節等優點，給生產和生活提供了極大的便利。但電流的熱效應也有不利的地方，比如電動機，電視機等工作時也會有熱量產生，這既浪費了電能，又可能在長時間機器散熱較差時被燒毀。在遠距離輸電時，由于輸電線有電阻，不可避免地使一部分電能在輸電線上轉化為內能而損失。
電流的熱效應有何利弊？
優點：無污染、熱效率高、方便控制和調節溫度。
缺點：①在家庭電路中，由于長期的電流熱
效應，導線外的絕緣層會加速老化甚至會燒毀絕緣層而引發火災；
②同時，由于電流熱效應，會影響家電的使用性能和壽命。
防止措施：加裝散熱系統（如散熱電扇）或為了更好散熱而特別設計的結構。
思考：
同樣通電的導線為什么沒有電熱器那么熱?
探究：
電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關？
建立猜想：
可能跟電流大小有關
可能跟導體的電阻有關
可能跟通電時間有關
方案設計：
怎樣體現導體產生熱的多少？
利用控制變量法；
比較不同條件下導體產生熱的多少
實驗結論：
1、當通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產生的熱量越多。
2、當電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產生的熱量越多。
3、顯然通電時間越長，電流產生的熱量也越多。
1840年，英國物理學家焦耳通過大量的實驗，精確地總結出了著名的焦耳定律。
焦耳定律：
電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
1、公式：Q
=I
2Rt
2、單位：Q
—
焦，I
—
安，R
—
歐，t
—
秒
例：在1分鐘內，通過電阻為50歐姆的電熨斗的電流為2安培，則電熨斗產生的熱量是多少焦耳？
解：
Q
=I
2Rt
=（2安）2×50歐×60秒
=1.2
×104焦
答：電熨斗產生的熱量是1.2
×104焦耳。
思考：
電吹風機和電熨斗通電時都會發熱，哪種電器可以認為將電能全部轉化成內（熱）能？
電吹風機
：Q＜W
電熨斗：
Q=W
若電流做的功全部用來產生熱量，即Q=W時，我們能否利用電功公式和歐姆定律來推導焦耳定律呢？
∵
Q=W
又∵
W＝UIt
根據歐姆定律
U=IR
∴Q=W=UIt=I2Rt
3、電能全部轉化為熱能時，
若電能沒有全部轉化為熱能時，則只可用焦耳定律來計算
Q=I2Rt
=
W=Pt
=UIt
Q=I2Rt
＜
W=Pt
=UIt
電壓力鍋CYKB50－2A
額定電壓：220V　　額定容量：5.0L
額定頻率：50Hz　　額定功率：900W
　
XX集團有限公司　制造
產地：湖北武漢　
地址：武漢市新華下路211號
電話：027－85876363
例：有一種新型的炊具叫電壓力鍋，它用電加熱，又具有壓力鍋的優點。如右圖所示，問：該電壓力鍋正常工作15分鐘能夠產生多少熱量？
電壓力鍋CYKB50－2A
額定電壓：220V　　額定容量：5.0L
額定頻率：50Hz　　額定功率：900W
　
XX集團有限公司　制造
產地：湖北武漢　
地址：武漢市新華下路211號
電話：027－85876363
解題思路：根據焦耳定律，要想求出熱量，必須知道電流、電阻、時間。你能找出以上三個量么？
根據P=UI,得出I=P/U=900瓦/220伏＝4.09A
根據R=U/I,得出R=U/I=220伏/4.09A＝53.8歐
時間為15分鐘，也就是900秒
根據Q＝I2Rt就可以求出產生的熱量
因為當電流通過電壓力鍋時，電能全部轉化為內能，所以我們還可以利用“W=P×t”來求出熱量。
例：如圖是某品牌足浴盆工作時的簡化電路，它有加熱功能和按摩功能。加熱電阻的阻值為48.4Ω，電動機線圈電阻為2Ω，電源電壓220V穩定不變。求：
（1）加熱電阻正常工作時的電功率是多少？
（1）由電路圖知，電動機與加熱電阻并聯，
由并聯電路特點和P=U2
/R
可得，加熱電阻正常工作時的電功率為：
P=U2
/R
=(220V)2
/48.4Ω
=1000W；
（2）在足浴盆中加入體積為4L、初溫為20℃的水，加熱電阻正常工作420s，它的電加熱效率為80%，則水的溫度會升高到多少攝氏度？[C水=4.2×103J/（kg?℃）]
（2）加熱電阻正常工作420s產生熱量：Q放=W=Pt=1000W×420s=4.2×105J，
電加熱效率為80%，所以水吸收熱量：
Q吸=80%Q放=80%×4.2×105J=3.36×105J，
由密度公式可得水的質量：m水=ρ水/V水=1.0×103kg/m3×4×10-3m3=4kg，
由Q吸=cm△t和可得水升高的溫度：
△t=Q吸
/c水m水
=3.36×105J/[4.2×103J/(kg?℃)×4kg
]=20℃，
水的溫度會升高到：t=t0+△t=20℃+20℃=40℃；
（3）啟動按摩功能時，電動機啟動，通過電動機線圈的電流為0.1A，按摩10min，電動機線圈產生的熱量是多少？
（3）由焦耳定律可得，按摩10min電動機線圈產生的熱量：
Q=I2Rt=（0.1A）2×2Ω×10×60s=12J。
答：（1）加熱電阻正常工作時的電功率1000W；
（2）水的溫度會升高到40℃；
（3）電動機線圈產生的熱量是12J。
燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發熱，可是實際上燈泡熱得發光，電線的發熱卻覺察不出來。這是為什么?
思考：
分析：因為電線和燈串聯，通過它們的電流是一樣大，又因為燈的電阻比電線的大得多，所以根據焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同時間內電流通過燈產生的熱量比通過電線產生的熱量大得多。因此，燈泡熱的發光，而電線卻感覺不到熱。
思考：
如圖，我們希望熱量更多的集中在電爐的發熱體上，而不是與電爐相連的導線上。根據今天所學的焦耳定律Q=I2Rt
，你對發熱體和導線的材料有何建議？
發熱體：電阻率大，熔點高
導線：電阻率小，熔點高
課堂小結
焦耳定律
1、電熱器：利用電流的熱效應工作的.
2、焦耳定律：
電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
3、公式：Q
=I
2Rt
4、電能全部轉化為熱能時，
Q=I2Rt
=
W=Pt
=UIt
若電能沒有全部轉化為熱能時，則只可用焦耳定律來計算
Q=I2Rt
＜
W=Pt
=UIt
1、如果電視機、電烙鐵和電風扇上都標有“２２０V
６０W”的字樣，它們都在額定電壓下工作相同的時間，則三個用電器產生的熱量最多的是（　
）
A.電視　　　
B.電風扇　
C.電烙鐵
D.一樣多
C
課堂練習
2、如圖是探究“影響電流熱效應因素”的實驗
裝置，將R1、R2兩電阻絲密封在兩只完全相同的
燒瓶內，且R1＞R2，瓶內裝入等質量的煤油，
下列說法錯誤的是（　　）
A．燒瓶內選用比熱容較小的液體，可以使實驗現象更明顯
B．該裝置可以探究電流通過電阻絲產生的熱量與電阻大小的關系
C．實驗中通過溫度計示數的變化來比較電阻絲產生熱量的多少
D．若要比較水和煤油的比熱容大小，只需將一個燒瓶內的煤油換成等質量的水即可
D
3、關于電流通過導體時產生的熱量，以下說法正確的是（　　）
A．根據Q=I2Rt可知，電阻越大，相同時間內產生的熱量越多
B．根據Q=U2/R
t
可知，電阻越大，相同時間內產生的熱量越少
C．根據Q=UIt可知，相同時間內產生的熱量與電阻無關
D．根據Q=I2Rt可知，在電流一定時，電阻越大，相同時間內產生的熱量越多
D
4、利用圖中5個阻值相等的電阻完成“焦耳定律”的探究實驗，以下說法錯誤的是（　　）
A．本實驗采用的研究方法有
“控制變量法”和“轉換法”
B．通電后會發現在相同時間內
乙產生的熱量是丙產生熱量的2倍
C．若要探究導體的電阻對電熱的影響，應該選擇觀察甲、乙
D．圖丙中外接5Ω電阻的作用是改變流過電阻D的電流，使通過電阻A、D的電流不同
B
5、如圖所示，人們日常生活和工作中經常使用的一種插線板。現在市場上有一些劣質插線板，經質檢部門檢查發現，部分劣質插線板電源線芯線比合格產品細。請根據焦耳定律解釋使用這種插線板將會存在什么隱患。
答：在材料和長度一定時，導體橫截面積越小電阻越大，所以偽劣電熱器的電源線的芯線一般比合格產品越細，電阻越大；
根據
Q=I2Rt
可知，在電流和通電時間一定時，電阻越大，電流通過細的芯線產生的熱量越多，易發生火災。
6、如圖所示是小萱家的一個快熱式電熱水龍頭，下表中列出了這只電熱水龍頭的部分技術參數。
求：（1）此電熱水龍頭正常工作20s產生的熱量Q；
（2）此電熱水龍頭正常工作的電阻值R．（結果請保留整數）
解：（1）Q=W=P額t=3000W×20s=6×104J。
（2）由P=U2/
R
可得，電熱水龍頭正常工作的電阻值：
R=U額2/
P額
=(220V)2
/3000W
≈16Ω。
答：（1）此電熱水龍頭正常工作20s產生的熱量為6×104J；
（2）此電熱水龍頭正常工作的電阻值為16Ω。
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php

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