初中物理竞赛基础教程：电能表、焦耳定律

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约8120字。
　　第28讲电能表焦耳定律
　　28.1学习提要
　　28.1.1 电能表
　　单相电能表指的是家用电能表，如图28- 1所示。电能表是测量用户消耗多少电能的仪表，也可以认为是测量电流做功多少的仪表。
　　电能表上标有如“5（10）A”的字样，表示该户人家允许通过的最大电流为5A，短时间内允许通过的最大电流为10 A。
　　电能表是用千瓦时为单位来量度电功，即所消耗的电能。当电功率是1 kW，通电的时间为1 h的时候，电流所做的功就是1千瓦时（它的符号是kWh）。平时说用了几“度”电，就是指消耗了几千瓦时的电能。1度=1 kWh = 1 000 W ×3 600 s = 3. 6×106 J。
　　电能表上标着“1 200 r/kWh”的意思是：这个电能表的铝盘每转动1 200转（r），消耗的电能是1 kWh（度）。
　　利用电能表可以测量用电器的实际功率：得该用电器单独使用t时间内消耗的电能W，即可求得P =   。
　　图28 - 1
　　28.1.2 焦耳定律
　　1. 电流的热效应
　　导体在电流通过时都会发热，这种现象叫做电流的热效应。
　　2. 焦耳定律
　　电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟电阻成正比，跟通电的时间成正比。
　　焦耳定律的数学表达式为Q =I2Rt，这也说明1焦= l(A2Ωs)。
　　28.2 难点释疑
　　28.2.1 电能表的读数
　　电能表最后一个红框内的数字是十分位数字。例如：某户人家上月抄表数为本月抄表数为，则这户人家一个月耗电W = 6034.6度- 5938.6度= 96度。
　　28.2.2电能表的功率容量
　　电路中同时工作的各用电器的功率之和，不能超过电能表的功率容量，否则将使保险丝熔断或电能表损坏。电能表的功率容量等于它正常工作的最大电流与工作电压的乘积。标有“220V 5(10)A”的电能表的功率容量是P = U/I = 220 V×5A = 1 100 W。
　　28.2.3关于公示Q = UIt和Q = 
　　此两式是根据Q=I2Rt、结合欧姆定律推导出来的，用这两个公式来求电流产生的热量, 要满足研究的电路中只有纯电阻用电器的条件，即只有在电能完全转化为内能时才能使用，此时W = Q。
　　公式Q=I2Rt，对求电流产生的热量普遍适用。例如电动机电路中，电动机内线圈电阻为R，电动机两端的电压为U，通过电动机的电流为I。利用W = UIt，可求得电流对电动机所做的总功，即电能转化为其他形式能的总量。电动机线圈产生的热量是其中的一部分，热量大小为Q= I2Rt，此时W > Q。
　　用电器的发热功率（单位时间里产生的热量）用公式P=I2R来计算，它同样具有普遍适用性，而利用p = UI= 来计算时，同样应注意到电路为纯电阻电路。