浅议电与热例题指导

摘 要：纵观近年来的中考题可见，繁难的计算逐渐减少，贴近学生生活，有一定综合程度的题目越来越多，在这种情形下，电与热结合的计算题成为了中考的热点。电热计算题并不复杂，但要求学生有一定的生活经验和较强的分析审题能力，且又能综合热学部分比热容的计算，对学生的综合能力有一定的要求。较好地考察了学生的“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维目标。

关键词：电热；电流的热效应；电热器

中图分类号：G633 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）02-0175-01

电与热的计算题，把生活实际与同学们所学到的电热知识联系起来，有利于培养我们分析和解决实际问题的能力，也增加了学习的兴趣，从而成为近年来中考物理的一个热点。

一、对电流的热效应的理解

（1）什么是电流的热效应。电流通过电热丝发热，把电能全部转化为热能，这是电流的热效应。

（2）电流热效应与电阻的关系。在电流相同的情况下，电阻越大，产生热量的功率越大，即P=I2R。当电流做功全部转化为电热时，可以利用电功率和欧姆定律的知识从理论上进行推导这一公式：因为：（1）P=UI，（2）U=IR；把（2）代入（1），消去U，于是得到P=I2R。这个关系式说明，在电流相同时，电阻较大的导体在单位时间内产生的热较多。电路中电灯与导线串联，电灯热而发光，而导线觉一点儿就不热就是这个道理。

例1：如图1所示的电路中，已知R1的阻值为10Ω，电源电压保持不变。

图1

（1）当开关S闭合时，电压表的示数为6V，求电流表示数及电阻R1消耗的电功率。

（2）当开关S断开时，电压表的示数是4V，则1 min内电阻R2产生的热量是多少？思路导航：本题的正确解答首先要能正确分析S断开与闭合时电路的连接情况。(部分同学常常忽视这一步)（1）开关S闭合时，电阻R2被短路，电阻R1直接接在电源的两端。因为这时电压表的示数和电源电压相等，所以电源电压等于6V；电流表的示数I=■=■=0.6A；电阻R1的电功率P1=■=■=3.6W。（2）因为R1、R2串联，所以通过的电流相等I2=I1=■=■=0.4A；因为电流通过R2所做的功全部产生热量，所以Q=W=U2I2t=(U-U1)I2t=(6V-4V)×0.4A×60s=48J。(注意单位统一)

二、电热的利用和危害的防止

电热器就是利用电来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见的电热器。在电动机里，电流主要是用来做机械功的，但电动机里的导线有电阻，也要产生热量，使导线的温度升高。温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化，甚至可能烧坏。为此有的电动机里装有风扇，电动机的外壳做成漏空状，都是为了加快散热。

例题2:以下做法是为了防止电热危害的是（ ）A.大型电动机装有散热风扇B.空调机的外壳做成漏洞形状C.电视机长时间不工作，通电一段时间D.利用电饭锅煮饭

思想导航：防止加装散热风扇、将外壳做成漏空状，都是为了防止电热危害，加快散热的有效有段，可见题中A、B都是为了实现这一目的；而题中C是利用电热驱潮，D是利用电热加热物体。

例3：有一个电压可以任意选取的电源，有若干根电阻值相同的电阻丝，现把一根电阻丝接在电压为U的电源上，1min内，电阻丝产生的热量为Q。现要想使电阻丝产生的热量为3Q，可采取哪三种简单的方法？思路导航：根据焦耳定律数学表达式Q=I2Rt可以知道，电流产生的热量与I、R、t三个因素有关，应用控制变量法，分别只改变I、R、t，使I2Rt为原来的三倍即可达到本题的要求解决方法：（1）因为电压可以任意选取，根据欧姆定律I=■，当一根电阻丝两端的电压为■U时，通过的电流就为■I，则电流的平方就为原来的三倍，在1min内产生的热量也就为原来的三倍；（注意热量Q与电流I的平方成正比）（2）把一根电阻丝接到电压为U的电源上，通电3min，电阻丝产生的热量为原来的三倍；（3）把三根电阻丝并联起来接到电压为U的电源上，通电1min，产生的热量为原来的三倍.（本题解答最容易出现的错误：电压变为■U时，往往漏答时间的长短；三根并联使用时不指明电压大小、时间长短。）

三、电热的计算

在初中阶段，电热的计算包括以下两种情况：电热器电路（纯电阻电路）和电动机电路电热计算。在解题目时，我们先要判断题中电路到底是纯电阻电路，还是电动机电路。对于电热器电路，由于电流通过导体做的功全部转化为热能（电功等于电热），计算电热和计算电功是一样的，可以采用计算电功的任何公式和方法来计算电热。对于电动机电路，电流做功转化为机械能和热能，热能只是其中的一小部分，电热功率只能用电热定律P=I2R来进行计算,电热只能用Q=I2Rt计算。此时，运用公式P=UI算出的是电动机的总功率，用“UI－I2R”得到的是电动机工作时把电能转化为机械能的功率。

例4：有一个电压值可任意选取的电源，有若干根电阻值相同的电阻丝，现把一根电阻丝接在电压为U的电源上，通电1min，电阻丝产生的热量为Q，要想使电阻丝产生热量为3Q，可以采用哪三种最简单的方法？思想导航：由于电热：Q=W=UIt，则可以想到有以下方法：

方法一：从时间上考虑，保持电压和电阻的电阻不变，使通电时间为3min，产生的热量为3Q；

方法二：从电压上考虑，若保持时间不变，使电压增大到原来的三倍，同时将三根电阻丝串联，电阻增大到原来的三倍，从而使电流不变，则电流产生的热量为3Q；

方法三：从电阻上考虑，保持电压不变，时间不变，且将三根电阻丝并联接入电路，电流产生的热为3Q。

剖析：解题的关键在于首先弄清楚电流产生的热与什么因素有关系。厌