八年级物理电与热、电功率和安全用电人教实验版知识精讲

初二物理电与热、电功率和安全用电人教实验版

【本讲教育信息】

一. 教学内容：

电与热、电功率和安全用电

二. 规律方法指导

1. 由导体产生热量的功率公式P=I2R还可以看出，在电阻相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体中电流的平方成正比。

2. 计算电流通过导体产生的热的方法：纯电阻电路中，电流通过电路所做的功全部用来产生热，消耗的电能全部转化为热能，这时W=Q=I2Rt，非纯电阻电路中，消耗的电能除一部分转化为热能外，还要转化为其他形式的能，这时有W=Pt=UIt>Q=I2Rt。

3. 为了安全用电，应注意不要让干路电流超过家里供电线路和电能表所允许的最大值，为此，要防止同时使用很多大功率的用电器。如果家里要添置新的大功率用电器，应先算一算它的电流，看电路中总电流是否超过供电线路和电能表允许的最大值。

4. 选用保险丝时，其规格与电路的额定电流相比不能过大也不能过小，过大起不到保险作用，过小则用电器不能正常工作。

三. 知识点分析：

学法点拨

学习本节的知识内容，应注重以下过程与方法：

学习本节时注意结合自己的生活经验，电流通过电炉会发热，通过电灯也会发热，寻找更多的例证，有助于理解电流通过导体时的能量转化关系，加深对电流热效应的理解，从而认识到，即使是一根导线也有发热的问题，这是一个无法回避的客观事实。

本节中提出的问题是电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。形成这种差别的原因是什么？实验探究是围绕着这一个前提条件来进行的，选取的两个导体中的电流相等，通电时间相等，但电阻不相等，只要发热快慢不同，则就可确定是电阻不同导致的，发热功率与电阻大小有关。实际上电流大小和通电时间也是影响发热功率的因素，但这样研究控制了这两个变量，可以将问题简化。

这个探究实验的结论，只适用于电流相同的情形，因为它是在这个条件下得出的。事实上对于不同的家用电热器而言，由于供电电压一定，情形正好相反，电阻小的发热功率恰好大。因此理解物理规律不能脱离它产生的具体物理环境，否则就不能成立。

学习本节的知识内容，应注重以下过程与方法：

1. 在家庭电路中一个十分重要的特点是电压一定，所以接入的用电器的功率越大，通过这个用电器的电流越大，同样这个规律也可理解为整个家庭电路中的总功率越大，总电流也越大。这一规律可以通过理论方法推导出来，也可通过实验来探究这一规律。想一想：应该怎么探究？第五章中探究并联电路中电流的规律，应该可以给你一些启示。

2. 电流有热效应，所以当电流通过导线或电器时，电流过大有可能引起火灾，烧坏电器，保险丝就是利用了电流的热效应来烧断的，可以说是一个利用电流的热效应来控制电流的热效应的范例。

3. 可以通过多种形式了解保险装置的应用及其规格，选购时的注意事项。如：可到电工用品商店访问，实地查看家中保险装置的规格，与学校或居民楼中的总保险对比，理解不同的规格的保险装置的适用场所。

4. 通过与电工和有经验的人的交流养成安全用电的意识。

问：有人说：在能量转化过程中，电流产生的热量等于消耗的电能。这种说法对吗？为什么？

答：这种说法是错误的，因为电能有热效应、磁效应、化学效应等，电能分别可以转化为热能、光能、动能、化学能等等。例如：电动机工作时，电能大部分转化为动能，还有一部分转化为热能。只有在纯电阻电路中，如电炉、电烙铁、电烤箱等工作时，消耗的电能才会全部用来产生热量。

问：如何正确理解焦耳定律？

答：焦耳定律是一个实验定律，它的适用范围很广，凡涉及电流热效应的问题，例如计算电流通过某一电路产生的热量；比较不同电路或导体放出热量的多少等，都可以使用焦耳定律来求解。但利用欧姆定律和焦耳定律导出的：R t U UIt Q /2

==不是焦耳定律的表达式，它们只能在电能全部转化为热能的条件下才能成立。使用焦耳定律公式进行计算时，公式中物理量要对应于同一导体或同一段电路，并均使用国际单位。

问：保险丝为什么能“保险”？

答：保险丝是由电阻率大，熔点较低的铅锑合金制成的。但要注意，保险丝的电阻率大并不等于保险丝的电阻大，实际上保险丝的电阻还是很小的，保险丝的电阻率大只表示在长度和横截面积相同的情况下，保险丝的电阻比导线的电阻要大得多。由于保险丝与导线中通过的电流相同，根据焦耳定律，电流在保险丝上产生的热就较多，保险丝温度就比导线温度高。当温度达到保险丝的熔点时，保险丝就熔断，电路就会被自动切断，因此保险丝起到“保险”的作用。

问：家庭电路中为什么不能用铜丝、铁丝等金属丝代替保险丝？

答：选作保险丝的材料应具备电阻率较大和熔点较低这两个条件，而铜、铁这类材料，不但电阻率小而且熔点较高，是不适合做保险丝的。如果家庭电路中用铜丝、铁丝代替保险丝，就埋下了事故的隐患。当电路中的电流过大时，铜丝、铁丝不会熔断，不能起到有效的保险作用。据消防人员讲，用铜丝、铁丝代替保险丝是引起用电事故或火灾的一个重要原因。 【典型例题】

电与热

[例1] 长短粗细均相等的铜丝、铁丝、铝丝串联在电路中，通电后（ ）

A. 铜丝发热多

B. 铁丝发热多

C. 铝丝发热多

D. 三者相同

解答：电流通过导体时的发热功率，与电流的二次方和导体的电阻成正比，三根金属丝串联时，因为通电时间及电流强度均相等，且铁丝的电阻最大，所以铁丝发热最多。

[例2] 老奶奶冬天用的电热毯通电后太烫，应该如何改造才能让它适当降温？

解答：由于是家用的电热毯，所以电源电压一定，使它降温就是控制其发热功率使之减小，这时也可直接改变通过它的电流，因为P=IU ，简便易行的方法是增加一个用来控温的电阻，与电热毯中的电热丝串联，这时流过电热丝的电流就减小了，当然这样做改动了原有设计，要十分注意安全。

你一定想说，增加的这个控温电阻不是也要发热吗？为什么把它与电热丝看作一个整体后发热功率反而减小呢？写出你的思考。

思考：

一. 基础题

[例1] 在验证焦耳定律的实验中，为了研究电流通过两根不同电阻丝产生的热量跟电阻的