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．