焦耳定律

前置知识点

• 电功率

知识点讲解

• 电流热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
• 焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
• 公式：$Q = I^2 R t$。对于纯电阻电路，$Q = W = Pt = UIt = \frac{U^2}{R}t$。
• 电热利用和防止：
  • 利用：电饭锅、电热水器、电熨斗；
  • 防止：电视机散热窗、电脑散热风扇。

练习题

基础题

1. 焦耳定律公式：$Q = $___，电流通过导体产生热量跟___成正比，跟___成正比，跟___成正比。
2. 纯电阻电路中，电热$Q$___$W$（填">""=""<"）。
3. 电流通过导体时，电能转化为___能，这种现象叫做电流的___。
4. 焦耳定律是___国物理学家___发现的。
5. $Q = I^2Rt$，其中I单位是___，R单位是___，t单位是___，Q单位是___。

中考题

1. 下列例子中，属于利用电热的是（ ） A. 电视机后盖有散热孔 B. 用电饭锅煮饭 C. 电动机外壳有许多散热片 D. 长期不用的电器隔一段时间要通电一次除湿

2. 两根电阻丝$R_1 > R_2$，串联在电源上，相同时间哪个产生热量多？为什么？并联呢？为什么？

3. 下列情况属于防止电热产生危害的是（ ） A. 养鸡场用电热器孵卵 B. 家用电器长时间不用要断电 C. 电视机背后有散热窗 D. 大型发电机要用水冷却

4. 将两根电阻不同的电热丝串联起来接在电源上，相同时间产生热量较多的是（ ） A. 电阻大的电热丝 B. 电阻小的电热丝 C. 一样多 D. 无法比较

5. 一个电热水器电阻是48.4Ω，接在220V家庭电路中，正常工作10min，产生热量是多少？

拓展提高

1. 额定功率1000W的电热水器，装水质量2kg，水初温20℃，正常工作10min，水吸收了$2.52 \times 10^5\ \text{J}$热量，不考虑热量损失，求水温升高到多少？[c_{\text{水}}=4.2 \times 10^3\ \text{J}/(\text{kg}·℃)]

2. 为什么导线连接处容易发热，甚至引起火灾？用焦耳定律解释。

3. 电炉丝热得发红，而连接它的导线却几乎不发热，这是为什么？

4. 电热水器铭牌标有"220V 1500W"，容量2L，水初温20℃，要加热到70℃，不计热量损失，需要多长时间？[c_{\text{水}}=4.2 \times 10^3\ \text{J}/(\text{kg}·℃)]

5. 一台电动机，额定电压220V，电阻0.4Ω，正常工作时电流50A，求：① 电动机额定功率；② 电动机每分钟产生热量；③ 电动机每分钟转化机械能多少。