九年级丨焦耳定律的计算公式及应用

九年级丨焦耳定律的计算公式及应用
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：Q=U2Rt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．
4、方法与点拨
（1）电热与电功的关系：
应用公式电功电功率焦耳定律适用范围
基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用
导出公式 W=U2Rt=I2Rt P=U2R=I2R Q=U2Rt=UIt 纯电阻电路Q=W
（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．
练习：
1、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484J．
解：Q=I2Rt=U2/Rt=(220V)2/1.0×104Ω×100s=484J．
答案：484
2、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= 5cm
横截面积S= 2mm2
电阻R= 0.2Ω
密度ρ=11×103kg/m3
比热容C= 1.3×103J/（kg·℃）
熔点t=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．
答：
（1）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．
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．。