第四节科学探究：电流的热效应

1、电流通过导体时电能转化成电流通过导体时电能转化成内能热能内能热能这些用电器工作时的共同这些用电器工作时的共同点是什么点是什么? ?第四节第四节1第一页，编辑于星期一：二十点 五十二分。电热毯电热毯电熨斗电熨斗 电流通过导体时电能转化为内电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。能的现象叫做电流的热效应。电炉电炉2第二页，编辑于星期一：二十点 五十二分。【设计实验设计实验】讨论讨论1：当大家猜测电热与多个因素有关：当大家猜测电热与多个因素有关,实验研究时应用实验研究时应用 什么方法去研究？什么方法去研究？ 控制变量法控制变量法讨论讨论2：观察实验装置：观察实验装置1用什么方法去观察不可

2、见的物理量电热？用什么方法去观察不可见的物理量电热？通过空气受热膨胀程度通过空气受热膨胀程度,观察产生热量的多少。观察产生热量的多少。 像这种利用物理量产生的效应来观察像这种利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的方法叫不可见的物理量的方法叫转换法。转换法。 实验中实验中,通过观察两个通过观察两个U形管中染色水柱液面高度的变化形管中染色水柱液面高度的变化来判断产生热量的多少。来判断产生热量的多少。 实验实验装置装置2如何比较电流通过导体产生热量的多少？如何比较电流通过导体产生热量的多少？3第三页，编辑于星期一：二十点 五十二分。甲容器中液柱面高于乙容器中液柱面。当通电时间、电流相同时,电阻越

3、大电流产生的热量越多。4第四页，编辑于星期一：二十点 五十二分。电流大电流大, ,液柱的液面高。电流小液柱的液面高。电流小, ,液柱的液面低。液柱的液面低。电阻和通电时间相同时电阻和通电时间相同时, ,电流越大产生电流越大产生, ,的热量越多。的热量越多。5第五页，编辑于星期一：二十点 五十二分。电阻和通电电流相同时电阻和通电电流相同时, ,通电时间越长产生的热量越多。通电时间越长产生的热量越多。通电时间长液柱的液面升的高；通电时间短液柱的液面升的低。通电时间长液柱的液面升的高；通电时间短液柱的液面升的低。6第六页，编辑于星期一：二十点 五十二分。 我们用欧姆定律我们用欧姆定律, ,能不能推导

4、出电流的热效应跟电能不能推导出电流的热效应跟电阻的关系呢？阻的关系呢？P=IUU=IRP=IU=IIR=IR 在电流相同的情况下在电流相同的情况下, ,电能转化成热时的功率电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。跟导体的电阻成正比。 即：在电流相同时即：在电流相同时, ,电阻较大的导体在一定时间电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多。内产生的热较多。结论：结论：分析论证：分析论证：7第七页，编辑于星期一：二十点 五十二分。焦耳定律焦耳定律 1内容：电流通过导体产生的热量跟电内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比跟导体的电阻成正比,跟跟通电时间成正比

5、。通电时间成正比。2公式：公式：Q = I2Rt 焦耳焦耳James Prescott Joule,18181889,英国物英国物理学家。用理学家。用近近 40 年的时间做了年的时间做了 400 屡次实验屡次实验,研究热和功的关系。通研究热和功的关系。通过大量的实过大量的实验验,于于 1840 年最先精确年最先精确地确定了电地确定了电流产生的热量与电流、流产生的热量与电流、电阻和通电电阻和通电时间的关系。时间的关系。3.3.单位：单位：I-I-安安,R-,R-欧欧, , t- t-秒秒,Q-,Q-焦。焦。8第八页，编辑于星期一：二十点 五十二分。Q = W = UIt = I2Rt根据欧姆定律

6、根据欧姆定律U = IR又又 W = UIt,假设电流做的功全部用来产生热量即假设电流做的功全部用来产生热量即Q=WQ=W注意：焦耳定律适用于任何用电器的热量计算焦耳定律适用于任何用电器的热量计算, ,对只存对只存在电流热效应的电路也可用以下公式来计算热在电流热效应的电路也可用以下公式来计算热量。量。R RU U2 2tRUPtUItWQ29第九页，编辑于星期一：二十点 五十二分。【例【例1】用电炉烧水时】用电炉烧水时,电炉丝热得发红电炉丝热得发红,而跟电炉丝连接着铜导而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热线却不怎么热,这是为什么这是为什么? 电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的电炉的电阻丝和铜

7、导线是串联在同一电路中的,所以通过的电所以通过的电流是相同的流是相同的,时间也是相同的时间也是相同的,根据焦耳定律根据焦耳定律Q=I2Rt可知可知,当两导体当两导体中电流和通电时中电流和通电时 间均相同时间均相同时,电流产生的热量与导体的电阻成正比电流产生的热量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电 阻大得多阻大得多,所以电炉丝产所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。生的热量比铜导线要大得多。【例【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V,线圈线圈的电阻为的电阻为2 ,通过线圈的电流为通过线圈的电

8、流为10A.这台电动机正常工作时这台电动机正常工作时,一秒钟消耗的电能为一秒钟消耗的电能为 J,产生的热量为产生的热量为 J。3800200典例精析典例精析10第十页，编辑于星期一：二十点 五十二分。【例【例3】一根】一根60的电阻丝接在的电阻丝接在36V的电源上的电源上,在在5min内共产生多内共产生多少热量？少热量？答：答： 5min内共产生的热量是内共产生的热量是6480J。11第十一页，编辑于星期一：二十点 五十二分。一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关 当电流、导体的电阻一定时当电流、导体的电阻一定时, ,通电时间越长通电时间越长, ,产产生的热量就越多；生的热量就越多； 当电流、通电时间一定时当电流、通电时间一定时, ,导体的电阻越大导体的电阻越大, ,产产生的热量