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文档简介
1、第四节 科学探究:电流的热效应1知道电流的热效应.2知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。3如何利用电流的热效应来为人类服务,了解电流热效应带来的危害及防止的措施。4理解焦耳定律的内容、公式、单位及其简单应用。跟电流和电阻大小的关系。1. 同学们生活中你一定见过用电器的发热现象,请列举例子。这些常见家用电器的共同特点:a. 电流通过导体时电能转化为热能的现象叫做电流的热效应。b. 利用电流的热效应工作的电器叫做电热器。c. 电热器的主要组成部分是发热体,发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。2.电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?导线和电熨斗串联
2、,为什么电熨斗很热而导线并不是很热?说明什么?首先猜测电流i、电阻r、时间t三者对电流产生的热量q的多少有影响,然后对电流i、电阻r、时间t三者进行探究。a. 探究实验用什么物理方法?控制变量法和转换法。电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见也摸不着,如何测量呢?(转换法) 控制电阻r、电流i相同:研究通电时间t变化 对电热q的影响 (每隔一分钟记录一下温度计的示数)结论:在电阻通过电流相同时,电流产生热量多少与通电时间t长短有关,并且通电时间t越长电流产生热量越多。控制电阻r、时间t相同:研究电流i变化对电热q的影响为了研究通电导体放出的热量与电流之间的关系,应设计_电路(r=3或r=6
3、两种规格) 实验得出的结论是:在电阻和通电时间t相同时,电流产生热量多少与通过导体的电流大小有关,并且电流越大,电流产生热量越多。控制电流i、时间t相同:研究电阻r变化对电热q的影响(1)为了研究通电导体放出的热量与电阻之间的关系,应设计_电路(r=3或r=6两种规格)(2)实验得出的结论是:电流和通电时间相同时,电阻越大,通电导体产生的热量越多总结论: 电流通过导体所产生的热量与导体的电阻大小成正比,与电流的平方成正比,与通电时间成正比。焦耳定律(t)焦耳定律的理论推导: 电流通过纯电阻导体时所做电功全部转化为电热q=w=uit q=w=uit=irit=i2rt例1. 灯泡接入电路中时,灯
4、泡和电线中流过相同的电流,灯泡和电线都要发热,可是实际上灯泡热得发烫,电线的发热却觉察不出来。这是为什么?例2.电路中负荷过大有什么危险?为什么?电路中负荷过大时,使电路中电流增大,按q=i2rt计算,容易引起线路发热,甚至烧毁线路。4. 总结: 显然,我们希望热量更多地集中在电炉的发热体上,而不是与电炉相连的导线上。根据今天所学的焦耳定律q=i2rt ,你对发热体和导线的材料有何建议?发热体:电阻率大、熔点高导线:电阻率小、熔点高电流热效应的利用制电热器(要求电热丝材料电阻率大、熔点高)制白炽灯制保险丝(要求保险丝材料电阻率大、熔点低)无用的电流热效应应尽量减少家用导线一般用电阻率很小的铜导
5、线。高压导线又都是采用升高电压减少电流的方法来减少热损耗。预计未来导线可用超导体从而避免电流在导线上的热损耗。例3: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,烧瓶甲中的金属丝是铜丝,电阻比较小,烧瓶乙中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。 两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度。(1)根据 法的研究思想,应该使这两个烧瓶中煤油的 和 相等。(2)小红问小明:“打开水龙头就可以得到水,干嘛不用水代替煤油?”对于这个问题,小明与他的同学给出了下列四种答案,你认为最合理的是 。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
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