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电热生活中许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生，使用这些电器时，热量是从哪里来的？电流有三大效应：（1）电流的热效应；（2）电流的磁效应；（3）电流的化学效应。一、电流的热效应1.什么是电流的热效应（1）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。如：电流流过灯丝时，灯泡发光发热；电褥子通电后会发热；电热水器通电后会发热（2）电热的实质：电热的实质是电能的转化。电热既是电能转化为热能的过程，同时也是电流做功的过程。但是对不同的用电器来说，在消耗相同的电能的情况下，电能转化为热能的多少是不同的。比如电炉子、电饭锅、电烙铁等用电器的主要作用就是用来把电能转化为热能，从而供人们利用，此时在不考虑能量损耗的情况下可以近似认为电能全部转化成了热能；但是对于像电风扇、电冰箱、电视机、洗衣机等用电器，他们的主要目的不是将电能转化为热能，而是转化为其他形式的能量，所以此时消耗的电能中，只有很少一部分电能转化成了热能，这时的热效应体现得不明显。例：以下用电器工作时主要把电能转化为热能的是（）A.电热水器 B.电饭锅 C.电暖器 D.电风扇解析：这里主要考查用电器工作时主要涉及的能的转化方式，A、B、C主要是将电能转化为热能，D涉及机械运动，电能主要转化为机械能。2.实验探究：电流通过导体产生的热与哪些因素有关（1）提出问题：电流通过导体产生的热与哪些因素有关？（2）猜想和假设：电流通过导体产生的热可能与电压大小、电流大小、电阻大小、电功率大小、通电时间的长短等因素有关。但是P=UI，U=IR，所以只研究电热与电流、电阻、通电时间的关系即可。（3）设计实验：实验装置如图所示，在两个相同的烧瓶中装等量的煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的小，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油温度升高，电流产生的热量越多，煤油的温度越高，观察两瓶中温度计示数变化的大小，就可以比较电流产生热的多少，这种研究方法我们称之为“转换法”。同时本实验还要用到“控制变量法”。（4）进行实验将两根阻值不等的金属丝A和B串联起来接到电路中，通过两段金属丝的电流相同，通电一定时间后，比较两瓶中煤油温度的变化。【实验表明】在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。在通电时间相同的情况，分别给一个烧瓶中的金属丝通入大小不同的电流，观察什么情况下产生的热量多。【实验表明】在通电时间一定、电阻相同的情况下，通过电流大时，产生的热量多。在通电电流相同的情况下，观察同一根金属丝在通电时间不同的情况下产生热量的多少。【实验表明】在通电电流、电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。二、焦耳定律【内容】英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系：电流通过导体产生的热量跟电流的二次成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律。【公式】 符号的意义及单位Q热量焦耳（J）R电阻欧姆（）I电流安培（A）t时间秒（s）【理论推导】电流通过导体时，如果电能全部转化为热，根据W=Pt,P=UI，U=IR，则有Q=W=I2Rt。【状元笔记】在纯电阻电路中，即消耗的电能全部转化为热的情况下，电流产生的热量Q等于消耗的电能W，在非纯电阻电路中，WQ。例：电炉丝通过导线接到电路里，通电一会后，电炉丝热得发红，而与其相连的导线几乎不发热，这是为什么？解析：这个问题要从电炉丝与导线的连接方式入手，通过公式Q=I2Rt来研究，主要从电流I、电阻R两方面入手，在时间相同的情况下，电流和电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。答案：电炉丝和与其相连接的导线是串联在电路中的，所以流过它们的电流相等，但是导线的电阻很小（1 m长的铜导线，电阻只有百分之几欧姆），而电炉丝的电阻很大（可达几百欧姆至上千欧姆），所以由公式Q=I2Rt可知，电流（通电时间）一定时，电阻越大，产生的热量越多，所以电炉丝很热，导线几乎不热。例：如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物m=50kg，电源电压为U=110V不变，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9ms的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I=5A，试求电动机电枢线圈电阻R。练习：一台风扇，内阻为20，接上220V的电压后，正常运转，这时电风扇消耗的功率是66W，求：通过电动机的电流是多少？转化为机械能和内能的功率各是多少？电动机的效率多大？如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流多大？电动机消耗的电功率和发热功率又是多少？例：有两只额定电压都是110V的灯泡A和B，A的额定功率是100W，B的额定功率是40W，为了使它们接在220V的电路上能正常发光，用图中哪个连接方法最合理？（ ）练习：在一个恒定电压的两端直接接上灯泡，其功率为100，若用很长的导线连接，使灯泡远离电源，此时灯泡功率变为64W，则线路上损失的功率为（ ）A.36W B. 16W C.18W D.6W练习：用6600V和用220V两种电压输电，若输送功率相同，输电线的长短，粗细和电阻率都相同，用低压输电与用高压输电，在输电线上损失的功率之比是 （ ）A 1：900 B 900：1 C 1：30 D 30：1三、电热的利用和防止（1）电热的利用电热器是利用电热的主要设备，它是利用电流的热效应制成的。电热器的主要工作部分是发热体，发热体需要用电阻大、熔点高的金属导体制作。例如家里的电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电孵化器等，都是利用电能转化为热能来工作，都是利用电热为人类服务。答案：0.3A；P内=1.8W，P机=64.2W，97.3；11A，2420W，2420W。（2）电热的防止很多情况下电热是一种浪费甚至会造成危害。例如，电视机工作时会有一部分电能转化为热能，如果这部分热量不及时散出去，时间长了温度过高会损害电视，为了解决这种问题，人们在电视机后盖上开了很多孔来通风散热。电动机的外壳有很多翼状散热片，使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风，也是为了降温。例：电视机的后盖上有许多小孔，为了防尘，有人给电视机盖上漂亮的布罩，看电视时，只打开罩住电视屏幕的那部分，布罩仍在电视机上。你认为这样做好不好？为什么？解析：电视机在工作时，也会产生热量，这些热量如果不及时散失，容易烧坏电路元件。电视机后盖上的许多小孔，就是为了通风散热。看电视时，布罩仍放在电视机上，遮住了散热孔，影响电视机散热，如果热量聚集过多，就有可能损坏电视机，甚至引发火灾。答案：这样做不好，布罩遮住了散热孔，不利于电视机散热四、电功率和安全用电（1）家庭电路中电流和用电功率的关系由于家庭电路中的用电器都是并联使用，所以家庭电路中各用电器的电压是一定的，都是220V，由公式P=UI可得，可以看出，电路中使用的用电器越多，用电器的总功率越大，干路中的电流越大。（2）安全用电的必要性由于电流流过导线时会产生热量，由公式P热=I2R可知，电路中的总电流越大，电流流过导线时产生的热量越多，这样时间过长，导线绝缘皮严重老化，容易引发火灾，因此电路中同时使用的用电器的总功率不能太大。（3）短路短路就是电流没有经过用电器而直接由导线构成回路。因导线的电阻很小，家庭电路的电压为220 V，所以根据欧姆定律可知，短路时电路中的电流很大。【状元笔记】家庭电路中电流过大的原因：一是短路；二是用电器总功率过大。家庭电路的短路通常是由于装修电路不细心、电线绝缘皮破损、绝缘皮老化、用电器发生故障等，使火线和零线直接连通造成的。例：某同学家中的电能表规格为“220 V5 A”，他家中现有家用电器：800 W的空调一台，750 W的电饭煲一台，750 W的微波炉一台，120 W的电冰箱一台，100 W的全自动洗衣机一台，70 W的彩电一台，40 W的电灯四盏，200 W的音响一部。为了确保安全用电，以下使用方法中正确的是（）A.中任意两个均不能同时使用 B.可同时使用C.可同时使用 D.可同时使用解析：此电能表正常工作允许最大负载的功率为P=UI=220 V5 A=1 100 W，故正在使用的家用电器的总功率应等于或低于1 100 W，A、B、C选项均满足此要求，而选项D总功率为1170 W，大于电能表的最大允许功率，会使电路中保险丝熔断。五、保险丝的作用（1）保险丝的作用：当电路中的电流超过规定值时，能自动熔断，切断电路，起到保护电路的作用。（2）保险丝的材料：保险丝是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成。【状元笔记】不能用铜丝、铁丝替代保险丝，因为它们的电阻很小且熔点高，电路中电流过大时，它们不会自动熔断，所以起不到保护电路的作用。（3）保险丝的选择：在选择保险丝时，应使保险丝的额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流。不同粗细的保险丝有不同的额定电流，更换保险丝时，不要换成更细或更粗的保险丝。如果选用的保险丝过粗，它的额定电流太大，那么当电路中的电流过大时，保险丝并不熔断，它就不能起到保护电路的作用。如果选用的保险丝过细，它的额定电流较小，电路中的电流还没有达到危险程度时，保险丝就已经熔断，这样会给家庭用电带来麻烦。（4）保险丝的连接：保险丝要串联在电路中，或者与大功率的用电器串联。例：在家庭电路中，闭合某一用电器开关，发现原来亮着的灯泡先变暗，然后熄灭，经检查发现保险丝熔断了，产生这一故障的原因是（）A.开关接触不良 B.灯座中两个接线柱松动了C.灯泡的灯丝断了 D.电路中使用的用电器总功率过大解析：闭合开关后，原来亮着的灯泡变暗，然后熄灭，说明电路并没有发生短路，保险丝熔断的原因只能是总功率过大。【课后习题】1一台电动机输出功率是10kW，这表明这台电动机正常工作时（ ）A每秒钟消耗电能10kW B每秒钟对外做功10kWC每秒钟对外做功10J D每秒钟对外做功10000J 2. 计算用电量时，常用的单位是“度”。对此,下列说法中正确的是（ ）A1 度等于 3.6103 kwh Bl 度等于 3.6106JC“度”是电功率的单位 D“度”是电功的单位3额定电压为U，额定功率为P的电灯，接在电压为U（UU），不计温度对电阻的影响）的电路中，则该电灯的实际功率P应为（ ）AUPU BUPU C(UU)2P D(UU)2P4如图所示的虚线框内是一个未知电路，测得它两个端点 a、b 之间的电阻是 R 。若在 a、b 间加上电压 U, 测得通过电路的电流为 I，则未知电路的电功率一定是（ ）AI2R BU2/R CIU DI2R+IU 5如图所示，L1，L2是两个规格不同的灯泡，当它们如图连接时，恰好都能正常发光，设电路两端的电压保