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如何计算电功和电热?”

来源:/news/6.html   发布时间:2017-11-15

“如何计算电功和电热?”学案    
      
◇学生提问    
如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械,从能量转化的角度看.它主要是把电能转化为机械能,还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机,当电动机两端加220V电压时,通过电动机线圈的电流为50A。问:    
(1)每分钟该电动机消耗的电能是多少?    
(2)若该电动机线圈的电阻是0.4Ω,则线圈每分钟产生的热量是多少? (3)这台电动机每分钟所做的机械功是多少?    
老师,怎样计算电动机消耗的电能和电流产生的热量呀? ◇问题探究    
电功的计算(重要性:★★★★)    
老师:电动机消耗的电能也就是电流所做的功,你想想,电功的计算公式是什么?    
学生:电功的大小与电压、电流和通电时间成正比,公式是UItW=。    
那消耗的电能 W=UIt=220V×50A×60s=6.6×105J 还有其他方法计算电功吗?    
老师:学生,你想想,前面你在学习机械功率时,是怎样利用机械功率计算机械功的大小?    
学生:呵呵,想起来了:如果题目给出了机械功率和做功时间,机械功的大小PtW   
=。    
明白了:如果题目给出了电功率和通电时间,那电功也可以用PtW=计   
算!   
    
2    
老师,我忽然想起来了:利用欧姆定律不是推导出了电功率的两个公式   
RIP2   
=和R   
UP2   
=   
,那如果题目给出了电流、电阻和通电时间,电功可以   
利用RtIW   
2=这一推导公式计算!如果题目给出了电压、电阻和通电时间,   
电功可以利用tR   
UW2   
=这一推导公式计算!    
老师:非常好!你来解答出下面的题目吧?    
某科技公司应用电磁感应原理发明并生产了一种“无电池手电筒”。手电简每摇lmin可照明约10min,灯泡的功率约为1.2W。手电筒是把   能转化为电能,每摇lmin手电筒获得的电能约为    J。    
学生:好,我试试:    
手电筒是把机械能转化为电能的;    
每摇lmin手电筒获得的电能可用电流做的功来计算    
J720s6010W2.1===PtW    
呵呵,看来电功的计算并没我想象中的那么难呀! 那电流通过线圈主要转化成了机械能,产生的热量只是电功中很少的一部分,那需要怎样计算呢?    
电热的计算(重要性:★★★★)    
老师:你分析的很好!电热的计算有专门的方法,那就是前人总结出的焦耳定律。你先看下面的题目,认识一下电热与哪些量有定性关系?    
小明冬天取暖时发现:电暖器的电热丝热得发红,而与电热丝相连的导线却不怎么热。    
(1)请你根据小明发现的现象提出一个需要探究的物理问题: xyh__xyh__xyh__xyh__xyh__xyh__xyh__xyh__xyh__xyh___?    
(2)如图所示是小明进行实验探究的部分电路,A、B烧瓶中装有质量 相等初温相同的煤油,金属丝电阻分别为RA、RB,RA<RB。通电一段时间后,发现   
       
3    
B烧瓶中温度计的示数大些。此现象说明:在xyh__xyhxyh__和xyh__xyhxyh___相同时,xyh__xyhxyh__越大,电流产生的热量越多。    
学生:我想想,电热丝与导线比较是电阻不同、但是电流相同、通电时间相同,那可以提出的问题是(1)电流通过导体产生的热量与导体电阻及两端电压有关吗?    
从实验现象可以看出:B烧瓶中温度计的示数大些,说明B瓶中的金属丝产生的热量多,因此可得出结论“在导体的电流和通电时间相同时,导体的电阻越大,电流产生的热量越多”。    
老师:很好,你查阅一下课本,看看电热与哪些量有什么定量关系? 学生:嗯,我看看,课本上讲:电热与电流的平方成正比、与导体的电阻成正比、与通电时间成正比,这就是焦耳定律的内容。表达式为RtIQ   
2=。    
哦,这一数量关系还真奇妙呀,电热与电阻和通电时间成正比我猜到了,但我怎么也想不到是与电流的平方成正比呢!我一定要好好学习物理,去探究未知的科学奥秘!    
题目我会解答了:(2)产生的热量:   
RtIQ2==(50A)2×0.4Ω×60s=6.0×104J    
(3)所做的机械功:W机= W-Q=6.6×105J-6.0×104J=6.0×105J 老师:这是计算电热的能用方法。你想想,如果用电器不是电动机,而是一个纯电阻,电流做的功全部转化成了内能,还可以怎样计算电热?    
学生:嗯,如果电路是纯电阻电路,电热就等于电功,还可用计算电功的方法来获知电热,WQ=。用这种方法应该挺方便的。 ◇学生笔记    
计算电功的方法:tR   
URtIPtUItW2   
2   
====,我们在应用时应该结合具体条件选择恰当的方法进行。    
计算电热的方法:(1)RtIQ2=;(2)如果是   
纯电阻电路,还可通过计算电功获知电热,WQ= ◇要点训练    
1. 如图所示的电压力锅,集压力锅、电饭锅的优点于一体,省时节电,热效率高。该电压力锅额定电压为220V,加热时的功率为900W,保温时的总功率是加热时功率的1/3。电压力锅正常工作时,请解答下列问题(计算结果保留到小数点后一位)。    
(1)电压力锅内气压大,液体的___高,煮熟食品用时短,所以节约电能。    
(2)用电压力锅加热时,通过电热丝的电流和电热丝的电阻各是多少? (3)若电压力锅加热20min,保温10min,在此过程中共消耗的电能是多少度?    
解:(1)沸点    
(2)通过电热丝的电流  由A1.4V   
220W   
900,==   
=UPIUIP   
得   电热丝的电阻     
由W===8.53W   
900V022,2   
22)(得PURRUP          或W===   
7.53A   
1.4V220,IURRUI得由 (3)共消耗的电能 221121tPtPWWW+=+=    
             
h0.35kW   
h6   
1   
kW9.031h31kW9.0×=+= 解析:(1)压力锅的作用就是通过增大气压来提高水的沸点;(2)电热丝的电流可用公式U   
P   
IUIP   
=   
=得,计算;电热丝的电阻可用两种方法求解,一是   
    
5    
欧姆定律,二是用推导公式P   
URRUP2   
2,=   
=得;(3)共消耗的电能是两次   
消耗的电能之和。    
2.一只电烙铁的额定电压是220V,在额定电压下工作时的电阻是l210Ω。它的额定功率是    W,在额定电压下通电10min产生的热量是__J。    
答案:40; 2.4×104   
    
解析:W401210V2202   
2=W   
==)   
( RUP    
J104.2s6010W404====PtWQ    
3. 一根阻值为100Ω的电阻丝通电100S,通过的电流是2A,则电流产生的热量为  J。    
答案:4×104   
 解析:J104s100100A2422=W==   
)(RtIQ    
4. 节约能源我们可以从身边的小事做起。例如小强家的电视机待机(没有切断电源,电源指示灯还亮着)时的功率为5W,每天都有20h处于待机状态。如果每次看完电视后就切断电源,那么一个月(30天)可节约的电能为   KW·h。    
答案:3 解析:hkW330h20kW1053×===-PtW   
    
5. 一只灯泡接在照明电路中,通过灯丝的电流强度是100mA,通电20min的过程中,有    焦耳的电能转化成了热能和光能。    
答案:2.64×104   
 解析:J1064.2s6020A1.0V2204===UItW   
    
6. 小明仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器,发现它们上面都标有" 220V  40W "的字样,若它们都在额定电压下工作相同的时间,   

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