第30讲 电能-焦耳定律与电能计算-【暑假自学课】2023年新九年级科学暑假精品课

第30讲 电能--焦耳定律与电能计算 1. 焦耳定律的计算 2. 电能的计算 一.焦耳定律及电热 1．焦耳定律：　 (1)1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。 焦耳定律是一个实验定律。它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。 (2)热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积． (3)电功率与热功率:对纯电阻电路，电功率等于热功率 即： P=I*U=I2R=U2/R 此时，可得U=IR,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路 对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和． 2.电热 （1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。 （2）内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。 （3）公式：Q=I2Rt. （4）适用对象:凡是要计算电热，都应首选Q=I2Rt，可求任何电路中电流I通过电阻R时所产生的热量。 3．热功率的意义及计算 （1）热功率：单位时间内发热的功率叫作热功率。热功率即电能转化为内能的功率， 即：P=Q/t=I2R （2）热功率计算:当电路不是纯电阻电路时，电功用W=UIt来计算，电热Q只能用Q=I2Rt进行计算，电功率用P=IU计算，热功率只能用P热=I2R 计算。 4.电热的档位问题： 如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出 高温档：R2单独工作 中温档：R1单独工作 低温档：R1,R2同时工作 如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出 高温档：R1,R2同时工作 中温档：R2单独工作 低温档：R1单独工作 考点一：焦耳定律 【例1】焦耳24岁时，首先把电阻丝放入玻璃管内，做成一个电热器，然后把电热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时，从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化，同时，他用电流计测出电流的大小，焦耳把实验做了一次又一次，获取大量数据归纳得出焦耳定律。下列有关说法不正确的是（　　） A．焦耳定律只适用于电能全部转化为内能的电路 B．焦耳通过实验得到电流产生的热量与电流的二次方、电阻、通电时间成正比 C．焦耳实验时用水吸收的热量来替代电阻丝产生的热量，是用了转换法 D．科学教材上研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验与焦耳所做实验很大的不同是没有获取大量的数据得到关系式 【例2】如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻，小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是（　　）    A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关 B．通过的电流和通过的电流大小之比为2∶1 C．电阻两端的电压和两端的电压相等 D．通电后，A管的液面将会比B管的液面低 考点二：电热的计算 【例1】某电饭锅内有R0=44Ω、R=2156Ω的两根电热丝，它的工作简化电路如图所示，当S置于“2”挡时，下列分析正确的是（　　） A．R0和R并联 B．处于加热状态，加热功率为1100W C．处于保温状态，保温功率为22W D．整个电路10min产生的热量为1.32×104J 【例2】某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像，关于电饭煲工作时下列说法中正确的是（　　） A．开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态 B．0~20min，该电饭煲产生的热量为6×105J C．电饭煲处于加热状态时的功率是1000W D．R1的电阻为181.5Ω 1．甲、乙两段实心铁导体的电阻值相等，将它们如图所示串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙导体产热的多少，正确的是（　　） A．甲导体的产热比乙导体多 B．乙导体的产热比甲导体多 C．甲、乙导体产热相等 D．条件不足，无法判断 2．要使电热器在单位时间内产生的热量减小到原来的一半，则应（　　） A．电阻不变，使通过电热器的电流减小一半 B．电阻不变，使电热器两端的电压减小一半 C．电压不变，使电热器的电阻变为原来的2倍 D．电压不变，使电热器的电阻增大为原来的倍 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形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法中都正确的选项是（　　） ①U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成