知识点3焦耳定律计算公式.doc

3，焦耳定律计算公式
【知识点的认识】
（1）公式：Q=I2Rt．
      Q表示电热，单位是焦耳J；
      I表示电流，单位是安培A；
      R表示电阻，单位是欧姆Ω；
      t表示时间，单位是秒s．
（2）推导式：和Q=UIt．（仅适用于纯电阻电路）
（3）电热与电能的关系：纯电阻电路时Q=W；非纯电阻电路时Q＜W．

【解题方法点拨】

（2） 公式Q=I2Rt是电流产生热效应的公式，与W=UIt不能通用．W=UIt是电流做功的计算公式，如果电流做功时，只有热效应，则两公式是等效的；如果电流做功时，同时有其他能量转化，像电动机工作时，电能既转化为热能，也转化为动能，则Q=I2Rt只是转化为电热的部分，W=UIt则是总的电功．只有对纯电阻电路才有W=Q，对非纯电阻电路Q＜W．

【命题方向】
第一类常考题：焦耳定律的简单运用
李同学自制了一个简易“电热驱蚊器”，它的发热元件是一个阻值为1.0×104Ω的电阻，将这个电热驱蚊器接在电源的两端，当电源两端电压为220V时，100s内产生的热量为（）．
分析：电热驱蚊器为纯电阻的电热器，可以利用焦耳定律Q=I2Rt=U2\R*t， 求电热驱蚊器100s内产生的热量．
解：Q=I2Rt==(220V)21.0×104Ω×100s=484J．
故答案为：484．
点评：本题考查了焦耳定律的应用，焦耳定律Q=I2Rt适用于任何用电器求电流产生的热量，只适用于纯电阻用电器（电热器）求电流产生的热量．

（3）
第二类常考题：综合应用题
熔丝在电路中起保护作用，电流过大时，能自动切断电路．下表是一段熔丝的数据
长度L
横截面积S
电阻R
密度ρ
比热容C
熔点t
5cm
2mm2
0.2Ω
11×103kg/m3
1.3×103J/（kg•℃）
327℃
（1） 请计算当电路中电流达20A时，在0.5s内该熔丝温度将升高多少度？（设电阻的变化和散热不计）
（2）铜的熔点为1083℃，试说明为什么不能用铜丝代替熔丝．
分析：（1）电流通过导体时，由于电流的热效应，导体要发热；根据焦耳定律，产生的热量可以用Q=I2Rt来计算；再根据热量计算公式Q=cm△t的变形公式△t=Qcm，计算熔丝升高的温度．
（2）保险丝是由电阻大、熔点低的材料制作的，当电路中电流过大时，保险丝由于温度过高熔断，从而起到保护电路的作用．
解：（1）①根据焦耳定律，熔丝产生的热量是：
Q=I2Rt=（20A）2×0.2Ω×0.5s=40J
②根据热量公式Q=cm△t变形得

答：当电路中电流达20A时，在0.5s内该熔丝温度将升高28℃．
（2）保险丝的作用是当电路中的电流过大时，能自动切断电路，它是利用了电流的热效应来工作的，故要用电阻率大、熔点低的合金制成．保险丝千万不能用铜丝代替，因为电流过大时，铜丝的熔点高，不易熔断，起不到保护电路的作用．
答：因为电流过大时，铜丝的熔点高，不易熔断，起不到保护电路的作用，所以不能用铜丝代替熔丝．
点评：（1）熔丝的质量的计算是容易出错的地方，要把它看成圆柱体，用m=ρV=ρSL计算，注意长度L和面积S的单位；
（2）考查了熔丝的作用和制作材料的特点，现在的家庭使用空气开关来代替熔丝，使用更方便．
（2015•泉州）阻值为100Ω的电炉接在电压为220V的电路中，则通过电炉丝的电流是 （ ）2.2
A，电炉丝通电10s内产生的热量为（ ） 4.84×103
J．