电源线粗细与空调制冷有关吗(中学物理难点解析)

物理考试中的解答题,一般赋分4分,要求考生运用所学过的科学原理进行解释,难度较大。

解答这种题目切忌泛泛而谈,其潜规则是:能用物理公式说明的应尽量用公式;能用控制变量法说清楚的应尽量采用控制变量法去说明。

例如有一道这样的试题:“一般的空调电源线要比电脑的电源线更粗一些,其背后的科学道理是什么?”

电源线粗细与空调制冷有关吗(中学物理难点解析)(1)

空调的电源线

电源线粗细与空调制冷有关吗(中学物理难点解析)(2)

电脑的电源线

比较完整的解答应该如下:

首先,因为空调的电功率(P)要比电脑的电功率大的多。根据P=UI,在额定电压U相同时,空调的额定电流(I)要大于电脑的额定电流。

其次,有一种解答是:根据焦耳定律Q=I²Rt,在电源线的工作时间t和产生的热量Q相同的情况下,在保证不发生火灾的前提下,由于空调电源线的电流I较大,所以就必须使用电阻R较小的电源线。

还有一种解答是:根据焦耳定律Q=I²Rt,若空调的电源线和电脑的电源线电阻R一样大,在相同时间t内,由于空调的额定电流I较大,所以空调的电源线产生的热量Q就会较多,极容易引发火灾事故。为了安全起见,可以通过适当减小空调电源线电阻R的方法来减小它产生的热量Q。

电源线粗细与空调制冷有关吗(中学物理难点解析)(3)

焦耳

显然,上述两种解答方法都是根据焦耳定律,但所控制的不变量和变量不一样,都能自圆其说,殊途同归。

再次,由于在材料和长度一定时,导线越粗(横截面越大),电阻R越小,所以空调的电源线要比电脑的电源线更粗一些。

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