活学活用 焦耳定律

张北春

焦耳定律反映了电流热效应的规律。本知识点主要考查焦耳定律的概念，电热的影响因素，电热的利用和防止，电功与电热的区别。下面我们就从这几方面来学习焦耳定律。

一、焦耳定律的概率

1.焦耳定律

焦耳通过大量实验精确地确定了电流产生热量跟电流强度、电阻和时间的关系：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。可以用公式Q=IRt来表示。它适用于任何用电器热量的计算。

例1 2015年5月18日，上海生活小家电展览会在光大会展中心开幕。展览会上参展的一台电热器，其电阻为110Ω不变，在额定电压下工作时通过电热器的电流是2A，则该电热器正常工作10s所产生的热量为____J。

解析：该电热器正常工作10s所产生的热量Q=W=IRt=（2A）×110Q×10s=4400J。

答案：4400

2.电流的热效应

电流的热效应是指当电流通过导体时，电能转化成内能的现象。各种用电器里都有导体，所以只要用电器通电。就会发热。

例2 夏天，小芳家常用如图1所示的“电热驱蚊器”驱蚊，它是利用电流的____效应工作的。发热元件是一个阻值为1000Ω的电阻，接在照明电路中通电100s产生的热量为____J。

解析：“电热驱蚊器”是利用电流的热效应来工作的。通电100s产生的热量Q=W=Ut/R=4840J。

答案：热 4840

二、电热的影响因素

电流产生热量的多少，与电阻、电流和通电时间有关，研究其中一个因素对产生热量的影响关系时，需要保持另外两个物理量不变。这里采用的是控制变量法。

例3 小强和小芸利用如图2所示的装置探究电流通过导体产生的热量与导体电阻大小的关系。图中两个烧瓶内盛有质量和温度都相同的煤油，煤油中都浸泡着一段粗细、长度都相同的金属丝，已知A瓶中金属丝是铜丝，B瓶中金属丝是镍铬合金丝。

（1）实验前，他俩的猜想可能是：①____；②____。

（2）闭合开关后，通过两段金属丝中的电流（填“相等”或“不相等”）。

（3）经过一段时间后，他俩观察到A瓶中温度计的示数小于B瓶中温度计的示数，由此可以得到的结论是____。

（4）本实验采用的物理研究方法是____。

解析：因为两段金属丝串联在电路中，所以电流相等；由温度计示数的不同可以确定电流通过导体产生的热量与电阻有关系，电阻大的烧瓶中，温度计示数高，说明产生的热量多。本实验采用了控制变量法，在研究电热与电阻的关系时，要保持电流和通电时间相同。

答案：（1）①电流通过导体产生的热量与导体电阻的大小可能有关 ②电流通过导体产生的热量与导体电阻的大小可能无关 （2）相等 （3）在电流和通电时间都相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多 （4）控制变量法

三、电热的利用和防止

电热虽然对我们有利，但电热有时是有害的，用电器工作时如果温度过高，会造成危害，要考虑如何散热。电视机上的散热孔，电脑里的散热风扇等都是有效防止电热危害，及时散热的措施。

例4 （2014·南京）电热毯内的电阻丝断了，如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易烧焦，这样做很不安全，接头处的电阻常称为“接触电阻”。下列关于“接触电阻”的判断正确的是（ ）。

A.接触电阻较大，它与电阻丝的其他部分串联

B.接触电阻较大，它与电阻丝的其他部分并联

C.接触电阻较小，它与电阻丝的其他部分串联

D.接触电阻较小，它与电阻丝的其他部分并联

解析：电热毯内的电阻丝断了，将电阻丝的两个断头接上后，接头处是两根导线相连，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大，它与电阻丝的其他部分串联。根据焦耳定律公式Q=IRt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，因此接头处烧焦就是因为电阻过大造成的。

答案：A

四、电功与电热的区别

1.纯电阻电路与非纯电阻电路

纯电阻电路是把电能全部转化为内能的电路，如电炉、电烙铁、电热毯、电熨斗等。非纯电阻电路是把部分电能转化为非内能，另一部分电能转化为内能的电路，如电动机、电动车等。

例5 2015年6月12～14日，第五届北京家用电器博览会在国际会议中心举行。在下列四组用电器中，属于纯电阻用电器的一组是（ ）。

A.电风扇和电吹风

B.电热毯和电烙铁

C.洗衣机和电冰箱

D.电视机和电吹风

解析：电风扇和电吹风都有机械功的输出，故是非纯电阻电器，A错误。电热毯和电烙铁只发热没有机械功的输出，故是纯电阻电器，B正确。洗衣机和电冰箱都不是只发热，故是非纯电阻电器，C错误。电视机不是只发热，还有其他形式能量的转化，D错误。

答案：B

2.电功与电热

电功与电热的比较。如表1。

“焦耳定律”是初中物理的重要知识，由于和生产、生活联系紧密，因而在中考中占有相当大的比例，历年来都是中考的重点和热点。同学们在学习时需要掌握其重点和难点，领悟其精髓，从而提高解题能力和技巧。

学即用，练一练

1.如图3所示的电路中，电源电压保持6V不变，电阻R=10Ω，R=20Ω，闭合开关S，则R消耗的电功率为____W；若通电30s，电阻R产生的热量为____J。

2.将两根电阻丝R、R分别插入甲、乙两瓶等质量煤油中。串联接入电路，R：R=2：3。通电一段时间后，R、R产生的热量之比为（ ）。

A.2：3

B.3：2

C.4：9

D.9：4

参考答案

1.0.4 24 2.A

责任编辑/蔡华杰