【知識回顧】
1.在日常生活中，各種各樣的家用電器，把電能轉化成各種形式的能來滿足人們的需要。
電風扇、洗衣機把電能轉化成機械能；
電風扇 洗衣機
電視機、電燈把電能轉化成光能.
電視機 電燈
電飯煲、電熱水器把電能轉化成熱能；
電飯煲 電熱水器
充電寶充電時把電能轉化成化學能.電吹風把電能轉為熱能和機械能.
充電寶 電吹風
在家庭用電器中，我們接觸最多的是加熱設備，比如，電餅鐺，破壁機，電烤箱，電熱水壺,、電熨鬥、熱水器等等.
在通常情況下，這些電熱器往往都設有預熱、加熱、保溫等多個檔位，來滿足人們的不同需要，提高生活質量。
電熱鍋 電烤箱
【舉手提問】
1.家用電器的發熱原理是什麼？
2.什麼是非純電阻用電器？
3.什麼是純電阻用電器？
4.家用電器加熱或保溫的工作原理是什麼？
5.多檔位家用電器是怎樣實現保溫或加熱的？
【新課學習】
一、家用電器的發熱原理
在物理學中，把電流通過導體產生熱量的現象叫做電流的熱效應。
家用電器就是利用了電流的熱效應工作的家用加熱設備。
導體產生熱量的多少，可以用焦耳定律算出，即：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
計算公式：Q=I²Rt
從Q=I²Rt看出，電流通過導體時，導體有電阻才能產生熱量，也就是說，
家用電器是利用導體的電阻來加熱的電器設備。
比如，電爐子、電餅鐺、電暖器、電烤箱等等，都是用電阻絲來加熱。
電阻絲
電爐子 電暖器
電餅鐺 電烤箱
二、非純電阻用電器
1.根據焦耳定律Q=I²Rt可知，如果電流通過導體時，導體的電阻為零，這樣的導體是不會發熱的。
比如：超導體，有些導體在一定臨界溫度下，電阻為零，當電流通過時，超導體是不會產生熱量的。
超導體材料
2.如果電流通過導體時，只有一少部分電能轉化為熱能，絕大部分電能轉化為其他形式的能，這樣的用電器被稱為非純電阻用電器。
比如：電風扇，電流通過電風扇將絕大部分電能轉化為機械能，由於電風扇的線圈有較小的電阻，根據焦耳定律Q=I²Rt，電風扇有一少部分電能轉化為熱能。
電風扇 電動機線圈
也就是說，電風扇將電能轉化為機械能和熱能,
即：W電=W機+Q熱
如果電風扇消耗的電能為W電=4400J, 因線圈的電阻轉化成的熱能Q=I²Rt=400J,
則，電風扇轉化成的機械能為：
W機=W電-Q=4400J-400J=4000J.
在家用電器中，像洗衣機、電冰箱、電視機、空調、破壁機、電吹風、抽油煙機等都是非純電阻用電器。
電視機 空調
電冰箱 洗衣機
電吹風 破壁機
三、純電阻用電器
如果電流通過導體時,電能全部轉化為熱,而沒有同時轉化為其他形式的能量,那麼,電流產生的熱量Q就等於消耗的電能W電.
即：Q=W.
這句話可以理解為，如果一個用電器只有電阻，它會將全部電能轉化成熱能，
在物理學中，把只有電阻的電路稱為純電阻電路。
在家用電器中，像電爐子、電烤箱、電暖氣、電餅鐺、飲水機、電飯煲等都屬於純電阻用電器。
電飯煲 電熱茶壺
根據焦耳定律Q=I²Rt和電功公式W=UIt可知：
Q=W=I²Rt=UIt
又因為P=W/t,W=Pt
根據電功公式W=UIt和歐姆定律I=U/R.
推導出W=U²t/R.
所以，在純電阻電路中，用下列公式都可以計算熱量的大小：
例題：
將一隻阻值為10Ω的電熱絲接在電源電壓為6V的電路中，通電10s鍾電熱絲產生的熱量是多少焦耳？
視頻：電流產生熱量的一般計算方法
（選擇音量橫屏看）
四、家用電器加熱和保溫的工作原理
★1.工作原理：
我國家庭電路的電壓是U=220V，我國家用電器的額定電壓也是220V，家用電器的電阻R,在一定時間t內，產生的熱量Q之間的關係為：
當電壓一定時，在一定時間內，家用電器產生的熱量跟電阻成反比，這就是家用電器加熱或保溫的原理。
例題：
1.在家庭電路中，「220V100W」的電熱加溼器的電阻為R1=484Ω.正常工作5min，產生的熱量是多少？
分析：
因為家庭電路電壓為220V，電熱加溼器電阻為R1=484Ω,工作時間t=5min=300s.
則，加溼器產生的熱量為：
Q1=W=U²t/R1
=（220V）²×300s/484Ω=30000J.
2.「220V1000W」的電暖氣的電阻是R2=48.4Ω,正常工作5min，產生的熱量是多少？
電熨鬥產生熱量的計算方法與加溼器的方法相同，即：
Q2=W=U²t/R2
=（220V）²×300s/48.4Ω=300000J.
從以上計算可以看出，家用電器加熱的電阻越大，它的電功率就越小，在一定時間內產生的熱量少。
★2.家用電器保溫、加熱的電路連接方式
根據公式：
可知：在電壓一定時，家用電器一定時間內，產生的熱量跟電阻成反比.
也就是說，同一個用電器，當電阻增大時，電流在一定時間內產生的熱量少，用電器為低溫狀態，當電阻減小時，電流在一定時間內產生的熱量多，用電器為高溫狀態。
因此，家用電器用改變電阻的方法，改變相同時間產生的熱量的多少，從而在用電器上設置「高溫擋」「中溫擋」和「低溫擋」等溫控開關。
電熱鍋、電烤箱溫控開關
家用電器的生產廠家，根據電熱器的不同型號和不同用途，一般採用下列幾種方式改變電阻來實現保溫和加熱。
●串聯
例題：
下面是某型號電飯鍋有「高溫擋」和「低溫擋」兩個擋位,其原理如下圖所示:
若已知電阻R0=44Ω,R=2156Ω,則當開關置於 (選填「1」或「2」)位置時為高溫擋,該電飯鍋低溫擋的功率是 W.
[電路分析]
根據公式：
可知：當電路電阻最小時，熱量最大，電飯鍋為高溫擋（加熱）.
①如下圖，電路中當開關S接2時，電路對電阻R短接（短路），電路只有電阻Ro工作，電阻最小，電飯鍋為（加熱）高溫擋.
電飯鍋的最大功率為：
②如下圖所示，當電路開關S接1時，電阻Ro與R串聯，此時電路電阻最大，熱量最小，電飯鍋為低溫擋（保溫）狀態.
電飯鍋的最小功率為：
●並聯
例題：
某電飯鍋的電路原理圖如下圖所示,閉合開關S,當S1斷開時,處於 擋，此時電飯鍋的功率為 (用字母表示).
當S、S1都閉合時，處於 擋，此時電飯鍋的功率為 (用字母表示).
[電路分析]
①高溫加熱狀態分析
方法一：
因為並聯電路電壓相等，即：U=U1=U2,並聯電阻越多，電路總電阻越小.
根據公式：
可知：S、S1都閉合時，R1、R2並聯，如下圖所示：
此時電路電阻最小，熱量最大，也就是電飯鍋的電功率最大，電飯鍋在高溫擋（加熱）工作.
方法二：
S、S1都閉合時，電阻R1、R2同時工作，產生的總熱量是R1、R2熱量之和，即：Q=Q1+Q2.那麼，
或電飯鍋的總功率為R1、R2功率之和，即：P=P1+P2
則：
所以，當電飯鍋的電源開關S和溫控開關S1都閉合時，兩隻電阻同時工作，電飯鍋處於高溫加熱狀態。
②低溫預熱狀態
方法一：
當S閉合S1斷開，電飯鍋只有電阻R2工作，比S1閉合時電阻大，功率小，如下圖所示：
方法二：
當S閉合S1斷開，電飯鍋只有電阻R2工作，在一定時間內產生的熱量為：
Q=U²t/R1
電飯鍋的電功率為：P=U²/R1
由此看出，當電飯鍋只有一隻電阻工作時，電飯鍋處於預熱、保溫或低溫狀態。
●多開關
例題：
該電飯鍋的二代產品可以實現「高溫」、「中溫」、「低溫」三擋加熱,電路原理圖如下圖所示：
（1）開關S1 ,開關S2閉合至 (選填「a」或「b」)時,電阻R1和電阻R2並聯,處於 (選填「高溫」「中溫」或「低溫」)擋,此時電飯鍋的功率P= .
（2）開關S1斷開、開關S2閉合至b端時,該二代電飯鍋處於 (選填「高溫」「中溫」或「低溫」)擋,此時電飯鍋的功率為 .
(3)電飯鍋處於中溫擋時,開關的閉合情況是 .
[電路分析]
此題分析思路跟以上方法相同.
①當開關S1閉合，S2接a時電阻R1、R2並聯，這種狀態電路中電阻最小，或者說，這種狀態R1、R2同時工作，電飯鍋的電功率最大，在一定時間內產生的熱量最多，是高溫擋。
或
=(220V)²/44Ω+(220V)²/2156Ω
=1100W+22.44W=1122.44W
②當開關S1斷開，S2接b時，電阻R1、R2串聯，這種狀態電路中電阻最大，如下圖所示：
根據公式：
得：這種狀態下電飯鍋的電功率為：
③當開關S1閉合，S2接b時，電阻R2被短路，電飯鍋只有電阻R1工作，如下圖所示：
電飯鍋在這種狀態下的電功率要比高溫加熱時小，但比低溫狀態時要大，所以，此時電飯鍋處於「中溫」狀態。
電飯鍋的電功率為：P=U²/R1.
（4）中考真題實例
(2020濰坊)(8分)
圖甲是一款紫砂電飯鍋,其簡化電路如圖乙所示,R1、R2是電熱絲,R1的阻值為110Ω,通過單獨或同時閉合S1、S2實現低溫、中溫、高溫三個擋位間的切換,其銘牌如圖丙所示：
求:
(1)低溫擋加熱時電流的大小;
(2)電熱絲R2的阻值;
(3)已知粥的比熱容
C粥=4.0×10³J/(kg·℃),將2.2kg的粥用高溫擋從20℃加熱到74℃需要的時間.
【中考真題訓練】
1.(2019貴陽)
如圖所示是加熱器的電路圖設電源電壓保持不變,R1、R2均為發熱電阻絲,通過開關S1和S2的通斷組合,可得到不同加熱擋位該加熱器最大電功率是12W,只閉合開關S1時,加熱器的電功率是8W.則下列判斷正確的是（ ）
A.該加熱器只有兩個加熱擋位
B.加熱器兩個發熱電阻絲的阻值之比R1:R2=1:3
C.加熱器功率最大時,R1與R2的電流之比為2:1
D.該加熱器的最小電功率是8W
2.(2019青島)(多選)
如圖甲是一個電加熱器的工作原理圖,其中R1和R2是阻值不變的發熱電阻;圖乙是它的部分參數。當電加熱器正常工作時,下列說法正確的是（ ）
A.只閉合開關S,加熱器的功率為990W
B.開關S閉合,S1由斷開到閉合,電路中電流變大,R2的功率變大
C.加熱器在保溫狀態下工作5min,產生3.3×104J的熱量
D.電阻R1與R2的阻值之比為1:8
3.(2020揚州)
某型號的電烤箱有「高溫」和「低溫」兩擋.電路如圖,
開關S接 時,是「高溫」擋.當開關S分別接「1」和「2」時,電流表的示數為5A和1A，則電阻Ro= Ω、R= Ω.電烤箱處於「高溫」擋工作10min產生的熱量為 J.
4.(2020湘西)(9分)
下圖為電吹風的內部結構示意圖和電路原理圖.其中電熱絲通電後可以發熱,電動機通電後可以送風,當選擇開關O接在C、D位置時,電吹風處於關停狀態.已知電吹風冷風擋的額定功率為44W,電吹風熱風擋的額定功率為484W,額定電壓均為220V.當電吹風處於正常工作狀態時,
求:
(1)電吹風吹冷風時,電路中的電流是多大?
(2)電吹風吹熱風時,電路中每小時耗電是多少度(1度=1kW·h)?
(3)電吹風電熱絲的電阻是多大?
5.(2020撫順、葫蘆島)(9分)
如圖所示是一款電蒸鍋的簡化電路圖,它具有高溫和低溫兩個擋位.高溫擋加熱功率為2000W.R1、R2均為加熱電阻絲,R2的電阻為72.6Ω.
求:
(1)電阻R1的阻值是多少?
(2)電蒸鍋低溫擋的功率是多少?
(3)若不計熱量損失,用電蒸鍋高溫擋將2.5kg水從20℃加熱到100℃,需
要多長時間?[C水=4.2×10³J/(kg·℃)]
6.(2020臨沂)(8分)
如圖甲是某品牌家用蛋糕機,該蛋糕機配有很多卡通模型,可以做出多種多樣的創意小蛋糕.
圖乙是該蛋糕機的簡化電路圖,可以實現蛋糕機的低、中、高三擋加熱功能.
單獨閉合開關S1時,蛋糕機處於440W的低溫擋加熱狀態;
單獨閉合開關S2時,阻值為55Ω的電阻R2讓蛋糕機處於中溫擋加熱狀態.
求蛋糕機正常工作時:
(1)低溫擋加熱電流.
(2)中溫擋加熱功率.
(3)高溫擋加熱5min消耗的電能.
7.(2020懷化)(8分)
如圖甲為新型電飯鍋,它能智能化地控制食物在不同時間段的溫度,以得到最佳的營養和口感.小明了解到電飯鍋的簡化電路如圖乙所示,R1和R2均為電熱絲,S1和S2為溫控開關,其中S2有A、B兩個觸點,可實現「高溫」「中溫」和「低溫」三擋的轉換.當S1閉合,S2連接觸點A時,處於「高溫」擋,高溫功率1100W.已知R1=55Ω,
求：
(1)處於「高溫」擋時,電飯鍋正常工作時電路中的總電流是多大.
(2)電阻R2的阻值.
(3)當S1斷開,S2連接觸點B時,處於「低溫」擋,此時電路的總功率.
(4)如圖丙是在一次煮飯過程中電飯鍋功率與時間的關係圖像,求本次煮
飯過程中電飯鍋消耗的電能.
參
考
答
案
在
下
邊
找
哦
！
參考答案：
1. C 2. B C
3. 1 44 176 6.6×105
7.
（1）5A
（2）220Ω
（3）176W
（4）1.5048×106J
【九年級上冊全部課程】
第十一章：電流和電路
九年級：「電」的初步認識
九年級：靜電與電流
九年級：從這開始學電路
九年級：電路的常見狀態
九年級：串聯電路接法
九年級：並聯電路連接
九年級：識別串、並聯電路的方法
九年級：[難點]電路實物圖連接
第十二章：電壓和電阻
九年級：學習電壓的方法
九年級：用電壓表測電壓
九年級：實驗：串、並聯電路電壓規律
九年級：[實驗]：伏安法電路連接
九年級：[實驗]物質的導電性
九年級：[實驗]導體的電阻
九年級：決定電阻大小的因素
九年級：實驗：串、並聯電路的連接
九年級：[實驗]電路短路與短接
九年級：簡單電路的識別方法
第十三章：歐姆定律
九年級：[實驗]電流跟電壓的關係
九年級：[實驗]電流與電阻的關係
九年級：如何解讀歐姆定律
九年級：動態電路分析方法（一）
九年級：動態電路分析方法（二）
九年級：多開關動態電路分析方法
九年級：動態電路的計算方法
九年級：[實驗]測定值電阻
九年級：小燈泡電阻跟溫度的關係
九年級：分析電路故障的方法
九年級：動態電路的計算方法
九年級：[中考難點]伏阻法測電阻
九年級：[中考難點]安阻法測電阻（一）
九年級：[中考難點]安阻法測電阻（二）
九年級：[中考難點]安阻法測電阻（三）
九年級：[中考難點]等效法測電阻
九年級：[實驗]電阻的串聯
九年級：電阻的並聯
第十四章：電功率
九年級：電能
九年級：電功
九年級：電功率（一）
九年級：電功率（二）
九年級：[中考重難點]電功率（三）
九年級：[實驗]測量小燈泡的電功率
九年級：焦耳定律（實驗）
九年級：焦耳定律（計算）
九年級：如何計算電路元件安全工作範圍
第十五章：安全用電
九年級：家庭電路（組成與接法）
九年級：家庭電路（漏電與短路）
九年級：家庭電路(過載)
九年級：家庭電路（短路）
九年級：人體觸電的原因
九年級：觸電和急救
作者系山東省濟南市萊蕪區，中學高級物理教師，在一線畢業班教學42年，致力於初中物理教材教法和中考試題研究，創建「初中物理同步」微信公眾號，幫助學生學習初中物理知識，指導物理學習方法，培養學習興趣和思維習慣。如果在學習中遇到問題，可以在公眾平臺留言交流學習，也可以預約報名假期或周末線下輔導。授課地址：濟南市萊蕪區世紀城小區
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