第十八章电功率;物理观念

进一步认识焦耳定律，并会应用焦耳定律进行电热问题计算。

科学思维

培养学生运用电热的知识分析、计算实际问题中的现象与相关物理量。;1.什么叫电流的热效应？

2.请说出焦耳定律的内容。;焦耳定律公式Q=I2Rt和电功的推导公式W=I2Rt非常相近，那么电功与电热之间有着怎样的关系和区别呢？;电热与电流做功或者消耗的电能不一定相等。;当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q＝W＝UIt＝I2Rt，这种电路就是纯电阻电路。比如：电暖器、电饭锅、电炉等所在的电路。

当用电器工作时，消耗的电能部分转化为内能，部分转化为其他形式的能时，则电功大于电热，即W＞Q，这种电路就不是纯电阻电路。比如：电动机、电风扇等所在电路。;;1.相关公式：

（1）电功、电功率、电热计算公式;（2）串、并联电路（纯电阻电路）中电热、电功、电功率的关系;2.根据焦耳定律计算

（1）简单计算

例1.如图是一“88W超级快充”手机充电器，假设其配套充电线的电阻约为0.01Ω，某次充电过程中，以最大充电电流6A、用时30min就将一手机充满了，该过程中充电线上产生??????????J热量。;任务二、根据焦耳定律进行计算

;（2）多挡位问题

例3.如图甲所示的是常用的3D打印笔，它通电后加热塑料条至220℃，使塑料条变为熔融状态并挤出“画成”一定的立体形状。此打印笔有快慢两个加热挡，其加热电路如图乙所示，R1、R2为加热电阻丝，R1＝2200Ω，R2＝1100Ω。某次打印时，共使用了33g的塑料条，通电时间是200s，塑料条的初温为20℃，求：[塑料条的比热容为1.6×103J/（kg?℃）];任务二、根据焦耳定律进行计算

;例4.某电动机上标有“220V2A”字样，它的线圈电阻为5?，当它正常工作1分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？若没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？;;1．如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻R1的阻值为20Ω。当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.2A。求：

（1）电源两端电压；

（2）电阻R2??电功率

（3）通电1min电阻丝R1产生的热量。;2．如图所示，R1＝30Ω，闭合开关，电压表和电流表的示数分别为6V和0.5A。求：

（1）通过电阻R1的电流；

（2）电阻R2在1min内消耗的电能。;3．电磁炉具有加热速度快、节能环保、容易清洁等特点，在日常生活中得到了广泛应用。小明在家中用电磁炉烧水，水壶中装满质量为2kg、初温为25℃的水，电磁炉烧水挡的额定电压为220V，额定功率为2000W。[当时气压为一个标准大气压，c水=4.2×103J/（kg·℃）]求：

;4．茶文化源远流长，如图甲是小萍家煮茶器，图乙是该煮茶器在220V的电压下，某次煮茶过程中功率随时间变化的图象。已知加热状态下（0～5min），将1kg初温为45℃的水刚好加热到100℃，[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]求：;?;5．如图所示是一款家用电热水器简化电路图，它有高温和低温两个挡位，高温挡功率为3300W。R1、R2均为加热电阻丝，R1的阻值为55Ω。求：

（1）低温挡时通过R1的电流；

（2）R2的阻值；

（3）电热水器在高温挡工作20min产生的热量。;?;6．如图所示是一款多功能洗衣机的简化电路图。此款洗衣机额定电压为220V，它有两个挡位，当开关置于位置1时（电路接入R1和R2）为加热烘干状态，消耗功率为2400W；当开关置于位置2时（电路接入R2和电动机M）为保温洗涤状态，已知电阻R1的阻值为22Ω，水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg?℃），电动机的功率为240W。

;?;7．小明同学发现家里的浴霸只有高温挡和低温挡，不能在高温和低温之间调节，聪明的小明设计了一台可以调节温度的浴霸，电路原理如图所示，R1、R2是电热丝，R1在开关S1闭合时功率是1100W，R2阻值可调，最大电阻是132Ω，S2是单刀双掷开关，小明家电能表允许通过的最大电流是10A，在调节R2阻值过程中，通过浴霸的总电流不能超过10A，R2阻值可调的最小值有一定的限制（无论任何情况都不低于最小值，以保证电路安全）。

（1）求R1的阻值；

（2）求该浴霸的最大电功率和最大电功率时R2的阻值；

（3）若S1断开、S2接b端，求电路发热功率的可调范围。;?