《焦耳定律及其应用》课件

防尘、防潮
为20MΩ，试求防电墙的电阻。
（3）在异常漏电的情况下，人体与防电墙串联，电流
相等，即：U人/R人=U墙/R墙
U人+ U墙=220V
防电墙的电阻为R墙= U墙R人/U人=（220V-20V）
×20MΩ/20V=200MΩ
某型号电热水器
额定电压/V
220
（2013日照）随着城市化建设的发展，许多家 庭都住进了高楼大厦，小丽家住进新楼后，为
=10A
由U=IR=10A×20Ω=200V
某型号电热水器
（3）防电墙技术就是在电热水器内部 形成永久性电阻，电热水器经防电墙处
额定电压/V 额定电功率/W
220 2420
理后，使人体承受的电压不高于20V，
容积/dm3
50
保证异常漏电情况下，接触热水器的人 商品特征：安全防电墙、防水、
的安全。如图所示，若人体的最大电阻
额定电压/V
220
（2）该热水器在某时间段使用时 额定电功率/W 2420 ，20min内产生的热量为
2.4×106J，求通过电热水器的电
容积/dm3
50
流和它工作的实际电压。
商品特征：安全防电墙、防水、 防尘、防潮
（2）R=U额2/P额=（220V）2/2420W=20Ω
Q=I 2Rt 得：I=
=
住进新楼后，为了淋浴的方便，购置了
容积/dm3
50
一款某型号的电热水器（其铭牌见下表 ），安装在卫生间的墙上。小丽在使用
商品特征：安全防电墙、防水、 防尘、防潮
过程中发现：
（1）注满水的电热水器，在额定电压下连续加热40min，热 水器上的温度示数由22℃上升到46.2℃。已知水的比热容为 4.2×103J/(kg. ℃),水的密度为1.0×103kg/m3，求此过程中 电热水器的热效率。 （2）该热水器在某时间段使用时，20min内产生的热量为 2.4×106J，求通过电热水器的电流和它工作的实际电压。 （3）防电墙技术就是在电热水器内部形成永久性电阻，电热 水器经防电墙处理后，使人体承受的电压不高于20V，保证异 常漏电情况下，接触热水器的人的安全。如图所示，若人体的 最大电阻为20MΩ，试求防电墙的电阻。
（1）m=ρV =1.0×103kg/m3×50×10-3m3 =50kg
Q=cmΔt =4.2×103J/(kg. ℃) ×50kg
×(46.2℃-22℃)=5082000J
W=Pt = 2420W×40×60s=5808000J
η=Q/W =5082000J/5808000J=87.5 %
某型号电热水器
别处更容易发热，甚至引起火灾。原因是连接处（ D ）
A．电流比别处小，产生的热量多 B．电流比别处大，产生的热量多 C．电阻比别处小，产生的热量多 D．电阻比别处大，产生的热量多
某型号电热水器
（2013日照）随着城市化建设的发展 ，许多家庭都住进了高楼大厦，小丽家
额定电压/V 额定电功率/W
220 2420
电流有三个效应：热效应、磁效应、化学效应。
？ ？
焦耳定律实验 视频(2分15秒)
电热与电阻的关系
电热与电流的关系
电能和电热关系
1．
Q = W = UIt = I2Rt 如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电 机的机械能：
电能
内能+机械能
W＞Q热
答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生 的热量越多，前提条件是电压相同；
（1）注满水的电热水器，在额定电压 下连续加热40min，热水器上的温度 示数由22℃上升到46.2℃。已知水的 比热容为4.2×103J/(kg. ℃),水的密 度为1.0×103kg/m3，求此过程中电 热水器的热效率。
某型号电热水器
额定电压/V
220
额定电功率/W商品特征：安全防电墙、防水、 防尘、防潮
而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多， 前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应 用公式时应该特别注意条件。
Q=I 2Rt = (2A）2 ×2Ω ×60 s =480 J
Q=W=P t =450W ×60 s = 27000 J
P=U 2/R = (220A）2 /1210Ω =40W
η=4.2×103J/(kg. ℃) ×1.0×103kg/m3×50×10-3m3×(46.2℃-
生的热量为2.4×106J，求通过电热水器的电流
22℃)/2420W×40×60s =87.5%
和它工作的实际电压。 （3）防电墙技术就是在电热水器内部形成永
(1分)
（2）由P=U2/R得，电热水器的电阻R=U额2/P额
到46.2℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg.
(1分) 水箱中的水在额定电压下连续加热40min消耗
℃),水的密度为1.0×103kg/m3，求此过程中电
的电能为W=Pt 电热水器加热时的热效率为η= Q/W=cmΔt /
热水器的热效率。
Pt
(1分)
（2）该热水器在某时间段使用时，20min内产
额定电功率/W 2420
了淋浴的方便，购置了一款某型号的电热水器
容积/dm3
50
（其铭牌见下表），安装在卫生间的墙上。小 商品特征：安全防电墙、防
丽在使用过程中发现：
水、防尘、防潮
（1）注满水的电热水器，在额定电压下连续 （1）水箱中水的质量为m=ρV
加热40min，热水器上的温度示数由22℃上升
水箱中的水吸收的热量 Q=cmΔt
=（220V）2/2420W=20Ω
(1分)
久性电阻，电热水器经防电墙处理后，使人体
Q=I2Rt 得，通过热水器的电流I=
=10A
(1分)
承受的电压不高于20V，保证异常漏电情况下 由U=IR=10A×20Ω=200V
，接触热水器的人的安全。如图所示，若人体
(1分) （3）在异常漏电的情况下，人体与防电墙串联，
Q=W=P t =40W ×60 s ×10= 24000 J
P=W/t = 6.6 ×104 J /60 s = 1.1 ×103 W
略
答：在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处 的电阻较大，在电流、通电时间相同时，产生的热量较 多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾。
（2009•仙桃）在家庭电路中，导线相互连接处往往比
的最大电阻为20MΩ，试求防电墙的电阻。
电流相等，即：U人/R人=U墙/R墙(1分)