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1.2 各部分作用

家庭电路与安全用电 · 初三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 指电流通过导体时,电能转化为内能(热量)的过程及其在电路中的具体表现。

从哪来 基于 2.1 焦耳定律的内容 和 4.1 纯电阻电路中的电功率公式 推导得出。

为什么 根据能量守恒定律,电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。在纯电阻电路中,没有机械能等其他能量转化,电流做的功全部转化为内能。因此,电流通过导体产生的热量 $Q$ 等于电流做的电功 $W$,即 $Q=W=UIt$。结合欧姆定律 $U=IR$,可推导出 $Q=I^2Rt$。这就是焦耳定律的物理本质:它是电能向内能转化的定量描述。

类比法
适合形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。 将电流比作水流,电阻比作狭窄的水管或粗糙的管道。水流(电流)流过粗糙管道(电阻)时,摩擦生热(产生热量)。水流越大(电流大)、管道越粗糙(电阻大)、流的时间越长(时间长),产生的热量就越多。强调“摩擦”这一机械过程对应微观粒子的无规则热运动加剧。
公式推导法
适合逻辑严密、擅长数学推导的学生。 从电功定义 $W=UIt$ 出发,指出在纯电阻电路中电能全部转化为内能,故 $Q=W$。代入欧姆定律 $U=IR$,得到 $Q=I^2Rt$。通过对比 $P=UI$、$P=I^2R$、$P=U^2/R$ 三个功率公式,说明在计算电热时,必须根据已知条件选择最便捷的公式,且核心逻辑是“电功=电热”。
实验验证法
适合动手能力强、喜欢探究的学生。 回顾 5.1 实验:探究焦耳定律 中的控制变量法。展示两个不同阻值的电阻丝串联在电路中(电流相同),通电相同时间,观察温度计示数变化或U型管液面高度差。让学生亲眼看到电阻大的那一侧温度升高更多,从而直观理解 $Q$ 与 $R$ 的正比关系,以及电流大小对产热的影响。
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练一道
基础题
一个电烙铁,电阻为 $1210\Omega$,接在 $220V$ 的电路中,正常工作 $10\min$。求它产生的热量。
变式
两个电阻 $R_1=2\Omega$ 和 $R_2=4\Omega$ 串联接入电路,通过电路的电流为 $2A$,通电 $1\min$。求 $R_1$ 和 $R_2$ 各自产生的热量以及总热量。
试试手自己判
检测题
一台额定电压为 $220V$、额定功率为 $1100W$ 的电热水器,其内部电热丝的电阻是多少?若该电热水器正常工作 $10\min$,产生的热量是多少?(假设电能全部转化为内能)
看答案和判分标准
答案:电阻 $R = \frac{U^2}{P} = \frac{220^2}{1100} = 44\Omega$。 热量 $Q = W = Pt = 1100W \times 600s = 660000J$。
判对标准:
1. 正确算出电阻 $44\Omega$(占 40% 分)。
2. 正确进行时间单位换算 $10\min=600s$(占 20% 分)。
3. 正确算出热量 $6.6 \times 10^5 J$(占 40% 分)。
若学生直接用 $Q=I^2Rt$ 且先求电流 $I=P/U=5A$,再计算 $Q=5^2 \times 44 \times 600$,结果正确也给满分。
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