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六 电流的热效应一知识要点 电阻与电流的热效应电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成内能，这就是电流的热效应。 焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比。焦耳定律用公式表示：。其中，表示热量，表示电流，表示导体的电阻，表示导体通电的时间。 热功率：电热器在单位时间消耗的电能叫做热功率 。多种电热器上都有铭牌，上面标明的额定功率就是它的热功率。热功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是。 当电流通过电动机时，电能主要转化为机械能，只有一部分转化为内能，这时电动机的功率大于热功率。电动机热机械若电动机两端的电压为，通过电动机电流，电动机线圈的内阻为，则电动机电功率电动机，电流通过电动机线圈的发热功率热，则电动机的机械功率机械电动机热 当电流通过白炽灯等多种电热器时，电能几乎全部转化成内能，也就是纯电阻电路中，这时电功率等于热功率。即热=U2/R，Q=UIt=U2t/R 6白炽灯的发光原理：利用电流的热效应，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光。为避免高温下金属丝迅速氧化折断，灯泡要抽成真空或充入惰性气体。白炽灯的发光效率较低。二 范例剖析例1 有一个电压值可任意选取的电源，有若干根电阻值相同的电阻丝。现把一根电阻丝接在电压值为U 的电源上，通电1 min，电阻丝产生的热量为Q，要想使电阻丝产生的热量为3Q，应采取哪三种最简单的不同方法。分析与解析 根据Q=I2Rt及导出公式QU2t/R可采取的方法有：方法一：由Q=I2Rt可知，把一根电阻丝仍接到U 两端，通电时间延长为3 min，则电阻丝产生的热量为3 Q。方法二：由QU2t/R可知，把三根电阻丝并联接在U两端，通电仍为1min，则电阻丝产生的热量为3Q。方法三：由QU2t/R可知，把一根电阻丝接到电压为 U 的电源两端，通电1 min，则电阻丝产生的热量为3Q。例2 甲、乙两个电阻R16O，R2=75，它们允许消耗的最大功率分别是15W 和3 W 。若把它们接入某一并联电路，则电路中允许通过的最大电流是 A。例3 李明同学从商店里买来一个电热毯。使用中有时感到温度太高，他想用一个开关和一个电阻把它改装为两档，使电热毯在单位时间内的发热量为原来的一半。厂家说明书上只写着额定电压为220 V，没有其他额定指标。请你设计一个方案完成这项改装。要求：(1)画出电路图；(2)推导出所用电阻大小的计算公式；(3)指出安装时必须注意的问题。图1-22解析：(1)依题意要使电热毯在单位时间内产生的热量变为原来的一半，那么电热毯两端的电压应变小，需要串联一个分压电阻。设计电路如图122所示。(3)在安装串联电阻时应注意： 必须绝缘，防止漏电而出现触电事故。 串联电阻的散热条件要好，以防火灾。 考虑串联电阻的额定功率的大小。以防电阻自身烧毁。解后语：本题是一道解决实际问题的设计性试题，应从设计的目的要求、依据、方法去解决实际问题。例 一台电风扇，内阻为20，接上220V电压后，功率为66V，问：（1） 电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？（2） 电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？（3） 如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流以及电动机的电功率和发热功率是多少？分析与解 (1) 因为电风扇工作电路是非纯电路, 电风扇的总功率P总=UI，是输入电压和电流的乘积。(2) 从电源输入电动机的总功率一部分在电阻上转变为内能，另一部分转变为机械能；转变为内能的部分P=I2R，所以机械功率P机=P总I2R。电动机效率100。(3) 电风扇分叶被卡住，电源输入的能量全部转变为电阻上的内能。由于电动机的电阻就是铜导线绕制的线圈的电阻，电阻很小，电流就很大，其功率远比正常工作时大得多，因而电动机很容易因发热而烧毁，当电动机被卡住时要迅速切断电源。（1） 因为 入， 所以0.3（2） 电风扇正常工作时转化为内能的功率内0.3220W=1.8W电风扇正常工作时转化为机械能的功率P机=UI-I2R=66W1.8W=64.2W电动机的效率100=100=97.3%（3） 电风扇风叶被卡住后通过电风扇的电流I=11A电动机的电功率=11220W=2420W电动机发热功率内11220W=2420W三 巩固练习当电路中的保险丝熔断时，不能用 或 代替该保险丝。2把标有“6 V 3 W”和“6 V 6 W”的两盏灯串联后接人电路中，如果让其中一盏灯正常发光，另一盏灯的实际功率不超过额定功率，则该电路两端的电压应为 V，两灯消耗的实际总功率为 W。3一个标有“12 V 6 W”的灯泡接入某电路中，测得通过它的电流大小是0.4A，则它的实际功率( )。A等于6 W B小于6 W C大于6 W D无法判断4.焦耳定律中说到：“电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比”。一位同学根据这句话得出结论：“如果要想让电炉在一定时间内放出的热量多，应当增大电热丝的电阻。”他说得对吗？为什么？ 5. 家庭用电炉的功率一般都比家庭用的灯泡的功率大，那么，是电炉电阻大，还是灯泡的电阻大？6阻值为R的电阻丝接到电压不变的电源中，3分钟可以使一杯水烧开；现换用阻值为10R的电阻丝，再接到这个电源上，则使同样的一杯水烧开（假设电流通过导体放热全部被水吸收）所需时间为：A 30分钟；B 0.3分钟；C 900分钟；D 以上答案都不对。7小王家电能表上标有“220 V 10 A”字样，他家原有电器的总功率是1500 W。最近新买了一个电热水器，铭牌上部分数据如表1所示。(计算结果保留小数点后两位小数)试求：(1)电热水器的额定电流是多少?(2)电热水器正常工作时的电阻是多少?(3)将电热水器接入家庭电路后，通过计算回答他家的用电器能否同时使用?图1-238在如图123所示的电路中，电源电压恒定，闭合开关S，调节滑动变阻器使小灯泡L正常发光；若再断开开关S，要使小灯泡L仍正常发光应将滑动变阻器的滑片( )。A向c 端移动 B向b端移动C保持不动 D无法判断9去冬今春，城市电力极度紧张，严重影响了生产和生活，现市上有一种“220 V 11 W ”的节能灯，它的发光效果与“220 V 6O W”的普通白炽灯相当，表2中所列为这两种灯的有关参数。(1)结合生活实际，请你提出一条节约用电的措施。(2)节能灯正常工作时通过的电流是多少?(3)根据表中有关参数，通过计算说明：在正常使用的情况下哪一种灯在经济上更有优势。说明：课本介绍节能型日光灯很省电。本题通过具体计算和分析，说明节能灯的优势。10据报道：近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良造成的，教训十分深刻。线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时，该处的电阻将 (选填“减小”、“增大”或“不变”)，在该接触处就会产生局部过热升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而 (选填“减小”、“增大”或“不变”)，从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾。说明：课本强调家用电器的总功率过大，容易发生火灾。本题以另类电路引起火灾为素材命题，引起大家的关注这一安全问题。六 电流的热效应 答案1铜丝 较粗的保险丝 2. 9V 4.5W 3. B 4. 不对 ，因为照明电路电压为220V不变 Q=I2Rt=U2t/R 5.小