1、公式:Q=I2Rt.
Q表示電熱,單位是焦耳J;
I表示電流,單位是安培A;
R表示電阻,單位是歐姆Ω;
t表示時間,單位是秒s.
2、推導式:Q=U2Rt和Q=UIt.(僅適用于純電阻電路)
3、電熱與電能的關系:
純電阻電路時Q=W;
非純電阻電路時Q<W.
4、方法與點撥
(1)電熱與電功的關系:
應用公式 電功 電功率 焦耳定律 適用范圍
基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍適用
導出公式 W=U2Rt=I2Rt P=U2R=I2R Q=U2Rt=UIt 純電阻電路Q=W
(2)公式Q=I2Rt是電流產生熱效應的公式,與W=UIt不能通用.
W=UIt是電流做功的計算公式,如果電流做功時,只有熱效應,則兩公式是等效的;
如果電流做功時,同時有其他能量轉化,像電動機工作時,電能既轉化為熱能,也轉化為動能,則Q=I2Rt只是轉化為電熱的部分,
W=UIt則是總的電功.
只有對純電阻電路才有W=Q,
對非純電阻電路Q<W.
練習:
1、李同學自制了一個簡易“電熱驅蚊器”,它的發熱元件是一個阻值為1.0×104Ω的電阻,將這個電熱驅蚊器接在電源的兩端,當電源兩端電壓為220V時,100s內產生的熱量為484J.
解:Q=I2Rt=U2/Rt=(220V)2/1.0×104Ω×100s=484J.
答案:484
2、熔絲在電路中起保護作用,電流過大時,能自動切斷電路.下表是一段熔絲的數據
長度L= 5cm
橫截面積S= 2mm2
電阻R= 0.2Ω
密度ρ= 11×103kg/m3
比熱容C= 1.3×103J/(kg·℃)
熔點 t=327℃
(1)請計算當電路中電流達20A時,在0.5s內該熔絲溫度將升高多少度?(設電阻的變化和散熱不計)
(2)銅的熔點為1083℃,試說明為什么不能用銅絲代替熔絲.
答:
(1)當電路中電流達20A時,在0.5s內該熔絲溫度將升高28℃.
(2)保險絲的作用是當電路中的電流過大時,能自動切斷電路,它是利用了電流的熱效應來工作的,故要用電阻率大、熔點低的合金制成.保險絲千萬不能用銅絲代替,因為電流過大時,銅絲的熔點高,不易熔斷,起不到保護電路的作用.
因為電流過大時,銅絲的熔點高,不易熔斷,起不到保護電路的作用,所以不能用銅絲代替熔絲.