【知識回顧】
1.在日常生活中，各類各樣的家用家電，把電能轉化成各類方式的能來滿足人們的須要。
電電扇、洗衣機把電能轉化成機械能。
電電扇洗衣機
電視機、電燈把電能轉化成光能。
電視機電燈
燉鍋、電熱水器把電能轉化成熱能。
燉鍋電熱水器
充電寶充電時把電能轉化成物理能。電吹風把電能轉為熱能和機械能。
充電寶電吹風
在家庭用家電中，我們接觸最多的是加熱設備，例如，電餅鐺，破壁機，電烤爐，電熱水壺,、電熨斗、熱水器等。
在一般情況下，這種電熱器常常都設有預熱、加熱、保溫等多個檔位，來滿足人們的不同須要，提升生活質量。
電熱鍋電烤爐
【舉手提問】
1.家用家電的發熱原理是哪些？
2.哪些是非純內阻用家電？
3.哪些是純內阻用家電？
4.家用家電加熱或保溫的工作原理是哪些？
5.多檔位家用家電是如何實現保溫或加熱的？
【新課學習】
一、家用家電的發熱原理
在數學學中，把電壓通過導體形成熱量的現象稱作電壓的熱效應。
家用家電就是借助了電壓的熱效應工作的家用加熱設備。
導體形成熱量的多少，可以用焦耳定理算出，即：電壓通過導體形成的熱量跟電壓的二次方成反比，跟導體的阻值成反比，跟通電時間成反比。
估算公式：Q=I2Rt
從Q=I2Rt看出，電壓通過導體時，導體有內阻能夠形成熱量，也就是說，
家用家電是借助導體的內阻來加熱的家電設備。
例如，電爐子、電餅鐺、電暖器、電烤爐等等，都是用內阻絲來加熱。
內阻絲
電爐子電暖器
電餅鐺電烤爐
二、非純內阻用家電
1.按照焦耳定理Q=I2Rt可知，假如電壓通過導體時，導體的內阻為零，這樣的導體是不會發熱的。
例如：超導體，有些導體在一定臨界氣溫下，內阻為零，當電流通過時，超導體是不會形成熱量的。
超導體材料
2.假如電壓通過導體時，只有一少部份電能轉化為熱能，絕大部份電能轉化為其他方式的能，這樣的用家電被稱為非純內阻用家電。
例如：電吊扇，電壓通過電吊扇將絕大部份電能轉化為機械能，因為電吊扇的線圈有較小的內阻，按照焦耳定理Q=I2Rt，電吊扇有一少部份電能轉化為熱能。
電吊扇電動機線圈
也就是說，電吊扇將電能轉化為機械能和熱能，即：W電=W機+Q熱
假如電吊扇消耗的電能為W電=4400J,因線圈的內阻轉化成的熱能Q=I2Rt=400J,
則，電吊扇轉化成的機械能為：
W機=W電-Q=4400J-400J=4000J.
在家用家電中，像洗衣機、電冰柜、電視機、空調、破壁機、電吹風、抽油煙機等都是非純內阻用家電。
電視機空調
電冰柜洗衣機
電吹風破壁機
三、純內阻用家電
假如電壓通過導體時,電能全部轉化為熱,而沒有同時轉化為其他方式的能量,這么,電壓形成的熱量Q就等于消耗的電能W電.
即：Q=W.
這句話可以理解為，假如一個用家電只有內阻低溫檔電功率怎么求，它會將全部電能轉化成熱能，
在數學學中，把只有阻值的電路稱為純內阻電路。
在家用家電中，像電爐子、電烤爐、電供暖、電餅鐺、飲水機、電飯煲等都屬于純內阻用家電。
燉鍋電熱茶具
按照焦耳定理Q=I2Rt和電功公式W=UIt可知：
Q=W=I2Rt=UIt
又由于P=W/t,W=Pt
按照電功公式W=UIt和歐姆定理I=U/R.
推導入W=U2t/R.
所以，在純內阻電路中，用下述公式都可以估算熱量的大小：
例題：
將一只電阻為10Ω的電熱絲接在電源電流為6V的電路中，通電10s鐘電熱絲形成的熱量是多少焦耳？
▲電流形成熱量的通常估算方式
四、家用家電加熱和保溫的工作原理
★1.工作原理：
我國家庭電路的電流是U=220V，我國家用家電的額定電流也是220V，家用家電的內阻R,在一定時間t內，形成的熱量Q之間的關系為：
當電流一定時，在一定時間內，家用家電形成的熱量跟內阻成正比，這就是家用家電加熱或保溫的原理。
例題：
1.在家庭電路中，“”的電熱加濕器的內阻為R1=484Ω.正常工作5min，形成的熱量是多少？
剖析：
由于家庭電路電流為220V，電熱加濕器內阻為R1=484Ω,工作時間t=5min=300s.
則，加濕器形成的熱量為：
Q1=W=U2t/R1
=（220V）2×300s/484Ω=.
2.“”的電供暖的內阻是R2=48.4Ω,正常工作5min，形成的熱量是多少？
電熨斗形成熱量的估算方式與加濕器的方式相同，即：
Q2=W=U2t/R2
=（220V）2×300s/48.4Ω=.
從以上估算可以看出，家用家電加熱的內阻越大，它的電功率就越小，在一定時間內形成的熱量少。
★2.家用家電保溫、加熱的電路聯接形式
依據公式：
可知：在電流一定時，家用家電一定時間內，形成的熱量跟內阻成正比.
也就是說，同一個用家電，當內阻減小時，電壓在一定時間內形成的熱量少，用家電為高溫狀態，當內阻減少時，電壓在一定時間內形成的熱量多，用家電為低溫狀態。
為此，家用家電用改變阻值的方式，改變相同時間形成的熱量的多少，因而在用家電上設置“高溫擋”“中溫擋”和“低溫擋”等溫控開關。
電熱鍋、電烤爐控溫開關
家用家電的生產廠家，按照電熱器的不同機型和不同用途，通常采用下述幾種方法改變阻值來實現保溫和加熱。
●串聯
例題：
下邊是某機型烤箱有“高溫擋”和“低溫擋”兩個擋位,其原理如右圖所示:
若已知內阻R0=44Ω,R=2156Ω,則當開關放在(選填“1”或“2”)位置時為低溫擋,該烤箱高溫擋的功率是W.
[電路剖析]
依據公式：
可知：當電路內阻最小時，熱量最大，烤箱為低溫擋（加熱）.
①如右圖，電路中當開關S接2時，電路對內阻R短接（漏電），電路只有內阻Ro工作，內阻最小，烤箱為（加熱）低溫擋.
電飯煲的最大功率為：
②如右圖所示，當電路開關S接1時，內阻Ro與R串聯，此時電路內阻最大，熱量最小，烤箱為高溫擋（保溫）狀態.
電飯煲的最小功率為：
●并聯
例題：
某電飯煲的電路原理圖如右圖所示,閉合開關S,當S1斷掉時,處于檔，此時電飯煲的功率為(用字母表示).
當S、S1都閉合時，處于擋，此時電飯煲的功率為(用字母表示).
[電路剖析]
①高溫加熱狀態剖析
方式一：
由于并聯電路電流相等，即：U=U1=U2,并聯內阻越多，電路總內阻越小.
依據公式：
可知：S、S1都閉合時，R1、R2并聯，如右圖所示：
此時電路內阻最小，熱量最大，也就是烤箱的電功率最大，烤箱在低溫擋（加熱）工作.
技巧二：
S、S1都閉合時，內阻R1、R2同時工作，形成的總熱量是R1、R2熱量之和，即：Q=Q1+Q2.這么，
或烤箱的總功率為R1、R2功率之和，即：P=P1+P2
則：
所以，當烤箱的電源開關S和控溫開關S1都閉合時，兩只內阻同時工作，烤箱處于低溫加熱狀態。
②低溫預熱狀態
方式一：
當S閉合S1斷掉，烤箱只有內阻R2工作，比S1閉合時內阻大，功率小，如右圖所示：
方式二：
當S閉合S1斷掉，烤箱只有內阻R2工作，在一定時間內形成的熱量為：
Q=U2t/R1
電飯煲的電功率為：P=U2/R1
由此看出，當電飯煲只有一只內阻工作時，烤箱處于預熱、保溫或高溫狀態。
●多開關
例題：
該電飯煲的二代產品可以實現“高溫”、“中溫”、“低溫”三擋加熱,電路原理圖如右圖所示：
（1）開關S1,開關S2閉合至(選填“a”或“b”)時,內阻R1和內阻R2并聯,處于(選填“高溫”“中溫”或“低溫”)擋,此時電飯煲的功率P=.
（2）開關S1斷掉、開關S2閉合至b端時,該二代電飯煲處于(選填“高溫”“中溫”或“低溫”)擋,此時電飯煲的功率為.
（3）電飯煲處于中溫擋時,開關的閉合情況是.
[電路剖析]
此題剖析思路跟以上方式相同.
①當開關S1閉合，S2接a時內阻R1、R2并聯，這些狀態電路中電阻最小，或則說，這些狀態R1、R2同時工作低溫檔電功率怎么求，烤箱的電功率最大，在一定時間內形成的熱量最多，是低溫擋。
或
=(220V)2/44Ω+(220V)2/2156Ω
=1100W+22.44W=1122.44W
②當開關S1斷掉，S2接b時，內阻R1、R2串聯，這些狀態電路中電阻最大，如右圖所示：
依據公式：
得：這些狀態下烤箱的電功率為：
③當開關S1閉合，S2接b時，內阻R2被漏電，烤箱只有內阻R1工作，如右圖所示：
烤箱在這些狀態下的電功率要比低溫加熱時小，但比高溫狀態時要大，所以，此時烤箱處于“中溫”狀態。
烤箱的電功率為：P=U2/R1.
（4）高考真題實例
(2020徐州)(8分)
圖甲是一款紫砂烤箱,其簡化電路如圖乙所示,R1、R2是電熱絲,R1的電阻為110Ω,通過單獨或同時閉合S1、S2實現高溫、中溫、高溫三個擋位間的切換,其標牌如圖丙所示：
求:
(1)高溫擋加熱時電壓的大小;
(2)電熱絲R2的電阻;
(3)已知粥的比熱容
C粥=4.0×103J/(kg·℃),將2.2kg的粥用低溫擋從20℃加熱到74℃需要的時間.
【中考真題訓練】
1.(2019廣州)
如圖所示是加熱器的電路圖設電源電流保持不變,R1、R2均為發熱內阻絲,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.則下述判定正確的是（）
A.該加熱器只有兩個加熱擋位
B.加熱器兩個發熱內阻絲的電阻之比R1:R2=1:3
C.加熱器功率最大時,R1與R2的電壓之比為2:1
D.該加熱器的最小電功率是8W
2.(2019南京)(多選)
如圖甲是一個電加熱器的工作原理圖,其中R1和R2是電阻不變的發熱內阻;圖乙是它的部份參數。當電加熱器正常工作時,下述說法正確的是（）
A.只閉合開關S,加熱器的功率為990W
B.開關S閉合,S1由斷掉到閉合,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,形成3.3×104J的熱量
D.內阻R1與R2的電阻之比為1:8
3.(2020南京)
某機型的電烤爐有“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,電壓表的示數為5A和1A，則內阻Ro=Ω、R=Ω.電烤爐處于“高溫”擋工作10min形成的熱量為J.
4.(2020恩施)(9分)
右圖為電吹風的內部結構示意圖和電路原理圖.其中電熱絲通電后可以發熱,電動機通電后可以送風,當選擇開關O接在C、D位置時,電吹風處于取締狀態.已知電吹風寒風擋的額定功率為44W,電吹風熱風擋的額定功率為484W,額定電流均為220V.當電吹風處于正常工作狀態時
求:
(1)電吹風吹冷風時,電路中的電壓是多大?
(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)電吹風電熱絲的阻值是多大?
5.(2020莊河、葫蘆島)(9分)
如圖所示是一款電蒸籠的簡化電路圖,它具有低溫和高溫兩個擋位.低溫擋加熱功率為2000W.R1、R2均為加熱內阻絲,R2的阻值為72.6Ω.
求:
(1)內阻R1的電阻是多少?
(2)電蒸籠高溫擋的功率是多少?
(3)若不計熱量損失,用電蒸籠低溫擋將2.5kg水從20℃加熱到100℃,需
要多長時間?[C水=4.2×103J/(kg·℃)]
6.(2020新鄉)(8分)
如圖甲是某品牌家用面包機,該面包機配有好多q版模型,可以作出多種多樣的創意小糕點.
圖乙是該面包機的簡化電路圖,可以實現面包機的低、中、高三擋加熱功能.
單獨閉合開關S1時,面包機處于440W的高溫擋加熱狀態;
單獨閉合開關S2時,電阻為55Ω的阻值R2讓面包機處于中溫擋加熱狀態.
求面包機正常工作時:
(1)高溫擋加熱電壓.
(2)中溫擋加熱功率.
(3)低溫擋加熱5min消耗的電能.
7.(2020長沙)(8分)
如圖甲為新型電飯煲,它能智能化地控制食物在不同時間段的氣溫,以得到最佳的營養和味道.小明了解到電飯煲的簡化電路如圖乙所示,R1和R2均為電熱絲,S1和S2為控溫開關,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,處于“高溫”擋,低溫功率1100W.已知R1=55Ω,
求：
(1)處于“高溫”擋時,烤箱正常工作時電路中的總電壓是多大.
(2)內阻R2的電阻.
(3)當S1斷掉,S2連接觸點B時,處于“低溫”擋,此時電路的總功率.
(4)如圖丙是在一次盛飯過程中烤箱功率與時間的關系圖象,求本次煮
飯過程中烤箱消耗的電能.
參考答案：
1.C2.BC
3.1441766.6×105
4.（1）0.2A（2）0.（度）（3）110Ω
5.（1）24.2Ω（2）500W（3）420s
6.（1）2A（2）880W（3）3.96×105J
7.（1）5A（2）220Ω（3）176W（4）1.5048×106J
精華推薦
▼