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3.7 电热器
学习指要
一、知识要点
1．常见的电热器：电饭煲、电热水壶、电熨斗、电吹风机、电烙铁等。
2．电流的热效应：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高的现象。
3．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。用公式表示为Q=I2Rt。
二、重要提示
1．各种电热器都是利用电流的热效应来工作的。电流通过导体时发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。
2．电热器的优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制
和调节等。
3．W=UIt和Q= I2Rt是有区别的，只有当电能全部转化为内能，电热正好等于电功时，W=Q才能成立。
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电热器的分类
根据电热器具所用电热元件的电热转换方式不同，一般可分为电阻式、红外式、感应式、微波式四大类。在家用电器产品中，以电阻式电热器具应用最为广泛。
(1)电阻式电热器具
电阻式电热器具的电加热方式又可分为直接电加热方式和间接电加热方式两种。
直接电加热方式是将电流直接引入被加热物体，通过其本身的电阻发热达到加热目的。例如，利用水本身的电阻对水加热的热水器等产品均属直接电热。
与直接电热法相反，在间接电热法中，通电发热的电阻不是被加热的物体，而是另一种专门材料制成的电热元件。这种间接电热法是目前使用最为广泛的一种形式。
(2)红外式电热器具
红外线用肉眼是看不见的，但波长在1微米以上时却极易被物体吸收，使物体温度升高。利用这个原理制成的电热器具即为红外式电热器具。
家用电热器具中采用红外式电热元件的一般有红外灯，以及管状、板式、烧结式和粘接式红外辐射元件五种。
(3)感应式电热器具
导体在交变磁场中将产生感应电流即涡流。涡流在导体内部克服内阻而流动时便产生了热，这就是感应式电热原理，利用这种原理制成的电热器具就是感应式电热器具。其热传递主要是靠传导，所以热传递损失要小得多，热效率可高达75％或更高，因此应用范围较广。
(4)微波式电热器具
微波加热实质上是介质加热。微波电热器具与煤、煤气、燃油、木柴等燃料的燃烧相比，电热转换具有不可比拟的优点，主要表现在：清洁卫生、没有污染、热效率高、节约能源、易于调温、便于自控、传输快捷、使用方便。因此，微波炉有着广阔的发展前景。
解题指导
【例题】如图3—18所示的电热水器，额定电压为220伏，在正常工作时，通电l2分钟，电能表示数增加0.1千瓦时。
(1)此电热水器的功率为多大?
(2)此电热水器的电阻为多大?
(3)当供电电压降到200伏时，它的实际功率为多大? 通电l0分钟，产生多少热量?
【解析】本题考查电功、电功率、欧姆定律等知识，还要求了解电热水器工作时的能量转化关系。(1)电热水器工作时，将电能全部转化为内能。所以
(3)当电压降到200伏时，电热水器的阻值不变，所以
Q=W= P′t=413.2瓦×l0×60秒=2.48×105焦
【答案】(1)500瓦 (2)96.8欧 (3)413.2瓦 2.48X105焦
【回顾】在进行电流做功产生热量的计算时，涉及到焦耳定律的公式Q= I2Rt和电功率的公式P额= 及欧姆定律的公式I=。环口应用，但在计算时，各公式中的量一定要对应同一用电器的电压和功率、电流与电压、同一时间内产生的热量。
同步训练 A组
1．下列常见电器中不是利用电流热效应工作的是( )
2．一个电暖气，电阻为55欧，工作时通过电暖气的电流为4安，则它工作300秒产生的热量是 焦。
3．下列家用电器不属于电热器的是 ( )
A．电炉 B．电熨斗 C．洗衣机 D．电热毯
4．在相同的时间内，电流通过电阻丝甲产生的热量比通过电阻丝乙产生的热量多，则下列说法正确的是 ( )
A．甲的电阻一定大于乙的电阻
B．甲两端的电压一定大予乙两端的电压
C．甲电阻丝的电阻一定比乙电阻丝的大
D．甲实际消耗的功率一定大于乙实际消耗的功率
5．有下列家用电器：①普通灯泡；②电风扇；③电烙铁，它们铭牌上的字样均为“220V 40W”，正常工作相同时间，(1)消耗电能的情况是 ( ) (2)产生的热量为 ( )
A．普通灯泡最多 B．电风扇最多 C．电烙铁最多 D．一样多
6．电流热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是 ( )
A．电视机的后盖有许多孔
B．电脑机箱内有小风扇
C．电动机外壳有许多散热片
D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
7．现有甲、乙两只电炉，已知甲电炉的电阻大于乙电炉的电阻，把它们分别接在电源电压为220伏的电路中，在相同时间内，它们放出的热量相比较( )
A．甲多 B．乙多 C．同样多 D．无法判断
8．某科学兴趣小组的同学利用电烙铁焊接电器元件时，发现电烙铁通电一定时间后热得发烫，而跟电烙铁连接的铜导线却不怎么热，这是因为( )
A．电烙铁比铜导线粗
B．通过电烙铁的电流大，而通过铜导线的电流小
C．电烙铁内电热线的电阻比铜导线的电阻要大得多
D．电烙铁内电热丝的通电时间比铜导线的通电时间托
9．小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小；烧瓶中B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。
(1)经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过 反映出来的。
(2)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该 。
(3)小红问小明“水比较容易获得，为什么不用水代替煤油”。对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是
A．因为煤油有颜色便于观察
B．因为煤油有比较大的热值
C．因为煤油有比较小的密度
D．因为煤油有比较小的比热容
(4)实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制 相同。
(5)实验中，小明和小红发现B烧瓶中温度计的示数升高得快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 ，产生的热量越多。
(6)该实验采用的研究方法叫做 法。
10．普通电熨斗工作时可以看成一根电热丝，通电加热即可使用。马老师把电熨斗(铭牌上有“220伏100瓦”字样)串联一只“220伏40瓦”的灯泡，用来调节电熨斗的温度，方便熨烫不同衣物，如图所示。
(1)用科学知识分析开关S的通断对电熨斗温度的影响。
(2)计算在开关通断两种状态下电熨斗所消耗的电功率。
同步训练 B组
11．电炉丝断了，去掉1／5后，仍然接在原来的电源两端，则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为 ( )
A．5 ：4 B．1 ：5 C．5 ： 1 D．4 ：5
12．有一只电烙铁的规格为“220V 110W”，请回答下列问题：
(1)该电烙铁正常工作时的电流为多少?
(2)该电烙铁的电阻为多少?
(3)在额定电压下通电10分钟产生多少热量?
13．在探究“家用电器”的综合实践活动中，小明与同学合作，在爸爸的协助下，以家里的电水壶为观察和研究的对象，记录了如下表所示的有关数据。
观察对象
有关活动与相关记录
观察电水壶铭牌
额定电压：220 V 额定功率：800 W 容量：2L
观察电能表铭牌
有关参数：220 V 10(40)A 50 Hz
1200 r／kW·h
在电水壶对水加热时观察电能表
关闭家里其他用电器，只将电水壶接人电路，观察电能表，表盘在2分钟内转过了30转
测量电水壶中水的温度
壶中装水量：l.5 kg
通电前温度：30℃
通电2分钟后温度：44℃
根据上表中的记录，求：
(1)通电2分钟后壶中的水吸收的热量[c水=4.2×l03焦／(千克·℃)]。
(2)电水壶正常工作时的电阻值。
(3)2分钟内电水壶消耗的电能和实际功率。
参考答案
3.7 电热器
1．B 2．2.64×105 3．C 4．D 5．(1)D (2)C 6．D 7．B 8．C 9．(1)温度计的示数 (2)相等 (3)D (4)通过电阻的电流和通电时间 (5)大 (6)控制变量l0．(1)S接通时，电熨斗正常工作，温度最高；S断开时，电熨斗与灯泡串联，温度较低 (2)S接通时，消耗功率为100瓦；S断开时，消耗功率为8瓦 11．A[解析：Q1=W1=P1×t=×t，Q2=W2=P2×t=·t， R2=R1，则Q2 ：Q1=R1 ：R2=5 ：4] 12．(1)0.5安 (2)440欧 (3)6.6×104焦 13．(1)8.82×104焦 (2)60.5欧 (3)9×104焦 750瓦

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