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九年級丨焦耳定律的計算公式及應用

 昵稱47813312 2019-12-08

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(fā)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(shù)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.

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