浙教版九上364电流的热效应

第四节科学探究：电流的热效应学习目标1、知道电流的热效应，知道电热器的工作原理。2、掌握电流产生的热量与那些因素有关。3、掌握焦耳定律的内容、公式、单位。4、能运用公式进行简单计算。用手一摸电视机后盖谁知道他爸是根据什么道理判定的？

上周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是后就发现，小明刚看过电视。生活中的物理导体通电后都会发热。电热器的应用电炉电暖器电水壶热得快共同点：电流通过导体时会发热多彩生活窗

你知道生活中还有哪些家用电器是物理上说的“电热器”吗？1．电流的热效应：电流通过各种导体时，会使导体的__________，这种现象叫_______________。2．电流通过导体发热的过程实质上是________________________。3．电热器(1)电热器是__________________制成的加热设备。(2)电热器的主要组成部分是________，发热体由_______________________________________________。温度升高电流的热效应电能转化为内能的过程利用电流的热效应发热体电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成根据此现象说明电流热效应与什么因素有关？生活智慧园现象：当你在外面受到寒冷，回到家中打开电暖器取暖时，你烤1分钟和烤10分钟的感觉一样吗？现象:（提示：两管并联；全打开时通过用电器的电流比打开一根管时的电流大）当你取暖时，打开一根管和打开两根管的效果一样吗？根据此现象说明电流热效应与什么因素有关？生活智慧园现象：（提示：导线电阻很小，电炉丝电阻很小）电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？根据此现象说明电流热效应与什么因素有关？生活智慧园提出问题电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？猜想与假设电流电阻通电时间想一想设计实验实验方法控制变量法实验电路图问题1:怎样研究电阻大小对产生热量多少的影响?问题2:怎样研究电流大小对产生热量多少的影响?问题3:如何研究通电时间大小对产生热量多少的影响?进行实验15-动画-11影响电热器产生热量多少的因素.swf结论

在电流_____(相同/不同)的情况下,电阻___(大/小)的那个电阻圈夹着的火柴先被点燃.这说明在相同时间内，电阻值较大的电阻产生的热量较___(多/少)

电流增大,夹在同一电阻圈中的火柴被点燃的时间变___(长/短).这说明电流增大时,在相同时间内电阻产生的热量___(增多/减少)

在电阻和电流大小不变时,通电时间越长,火柴越容易点燃,产生的热量就越___(多/少)相同大多短增多多实验结论结论1:

在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。结论2:

在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。结论3:

在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。探究同一个问题可以有多种方法，我们的课本就用了另一种方法。你有兴趣知道它是怎样探究的吗？那就请你看课本------实验探究（一）、（二）、（三）并作出相应的思考与判断。给等质量的煤油加热，比较温度变化大小，变化大的放出热量多，变化小的放出热量少！

温馨提示所以：实验要用到温度计测量温度变化。请思考：如何比较电阻丝给煤油加热放出热量的多少？探究1：通电时间对产生热量的影响要研究通电时间对产生热量的影响,应该控制

和

不变，改变

。

通电时间电阻电流结论：在通电电流和电阻相同的条件下，

越长，电流产生的热量越多。通电时间电流产生热量与电流的关系结论:电阻和通电时间相同时，

越大，电流产生的热量越多。探究2：不变改变

要研究电流对产生热量的影响，应该使电阻的阻值和通电时间

(改变/不变)，而通过该电阻的电流大小

(改变/不变)。电流R1

R2R1<R2电流产生热量与电阻的关系结论:电流和通电时间相同时，

越大，电流产生的热量越多。实验电路图探究3：要研究电阻对产生热量多少的影响，应该控制

和

不变，则可以让两个阻值不同的电阻

（串联／并联）后接入电路。电流通电时间串联电阻信息窗伟人丰碑

英国物理学家焦耳用近四十年的时间探索了“电热与电流、电阻、时间的定量关系”，不畏艰难，呕心沥血，他为推动人类社会的进步，为科学而贡献几乎毕生的精力，他的事迹非常感人。为了纪念这位伟大的科学家，物理上用“焦耳”作为功或能的单位。把这一定律称作焦耳定律二、焦耳定律１、内容：电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体电阻成正比，与通电时间成正比。2、公式：

3、单位：电流I--电阻R--时间t--热量Q--

Q热=I2Rt

安培（A）欧姆（Ω）秒（s）焦耳（J）思考：1、灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡热得发光，电线却不怎么热，这是为什么？2、相同的导线如果将灯泡换成大功率的电炉，电线将显著发热，甚至烧坏电线，这又是为什么？3、电熨斗，它通电的时间过长，会产生更多的热量，一不小心，就会损坏衣料。这又是为什么？电阻不同电流不同时间不同现象？结论？请回答：①看到了什么现象？②说明了什么结论？现象：I相同时，R大的一边液面升的高，即升温快。结论1：在电流和时间相同时，电阻越大产生的热量越多。思考：①此时，哪个电流小？为什么？②并联分流的电阻为什么要放在盒子外面?

让相同的电阻，流过不同的电流，看效果会如何呢？【演示实验2】I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1①右边的发热器热量少，因为并联的电阻分去一半的电流。②不让它产生的热量影响盒内的温度。现象？结论？看到了什么现象？说明了什么结论？①电流I大的液面升高快，即产生的热量Q多。②结论：在电阻相同和时间相同时，通过的电流越大，产生的热量越多。

【跟踪思考】Q=I2Rt与W=IUt的区别①在纯电阻电路中，这两个公式是通用的。把电能只转化为内能②在非纯电阻电路中，W=IUt

公式求得的是总消耗的电能；

Q=I2Rt

公式求得的是在总电能中部分转发为内能的能量即：W>QW—Q=机械能【拓展变化】①若电阻丝截短一半，仍接在原电源上，在相同时间内，产生的热量是原来的多少倍？②若电压减为一半，其他不变，则产生热量又如何？额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?想想议议答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。例1某电热器电阻丝的电阻为55欧,接入220V的电路中,在20分钟内产生多少热量?灯泡接入电路中,灯泡和电线中流过相同的电流,它们都要发热，实际上灯泡热得发光,电线的发热却觉察不出来。这是为什么?接入更多大功率的用电器时，电线将显著发热，会烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？三、电热的应用、危害与防治电脑中的CPU在工作时要产生热,如果过热就会损坏芯片,所以要在芯片上加装散热片和风扇.

显卡的散热片设计采用涡轮风扇的设计，同时显存上贴有铝合金打造的显存散热片，利用涡轮风扇扇出的风力，为显存散热片增加了散热效果.

信息窗走进生活1、一个20Ω的电阻，通过0.5A的电流2min，电阻上释放热量为___.练习4、一个40Ω的电阻，通过0.3A的电流，则通电______min释放热量为2160J.2、一个电阻通过0.2A的电流，5min电阻上产生的热量为600J.这个电阻的阻值是___Ω3、一个200Ω的电阻通电1.5min，电阻上消耗的电能是4.5×105J,则通过电阻的电流是___.600J505A10min5、为了研究温度对种子发芽的影响,课外活动小组要做一只电烘箱,要求在10min内产生6×104J的热量,接用的是家庭电路,请计算一下这只电烘箱电热丝的电阻是多少?6、标有“220V100W”的白炽灯正常工作时,在1min内将产生多少热量?将消耗多少电能?若接在55V的电路中呢?板书设计驶向胜利的彼岸

1、电流的热效应2、焦耳定律3、电热的利用和防止设疑引惑想一想：电流的热效应与电压有无关系？这个问题我们下一节将要探讨，请同学们先想一想议一议。同学们，在今天的学习中，你收获了什么，你发现了什？说出来让大家听听，以便大家共同提高！学后反思再见“试一试”：实例分析实例1：电褥子长时间通电容易起火，你能解释么？实例2：电路短路会起火，你能解释么？实例3：拨打手机时间长了，手上有什么感觉？怎么办？实例4：两个灯泡，亮度大的产生的热量一定更多么？电热的利用2、电热器的发热体：1、电热器：3、电热器的优点：①电热饮水机②电熨斗③电烙铁④电烤箱⑤电热孵化器⑥电热水器电阻大、熔点高污染小、使用方便电热的危害和防止2003年2月3日凌晨5时许，兰州城关区鱼池口拱星墩后街144号发生一起火灾，78岁的王玉花老人用劣质电热毯取暖时，因温度过高引燃被褥，当场被烧死，经济损失2000多元，着起的大火在当天上午9时许才被扑灭；2003月15日上午9时许，兰州市农民巷老四川菜馆因房顶内电线短路引发大火，整个菜馆毁于一旦。随着家用电器的增多，家庭火灾发生率也急剧攀升。2004全国城市居民家庭火灾发生2．2万起，死亡673人，伤945人。（南陵日报）

典型例题解析【例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热，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，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当两导体中电流和通电时间均相同时，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阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多.【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时，一秒钟消耗的电能为____J，产生的热量为___J.3800200Q=I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s=6480J

一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?答:在5min内共产生6480J热量。解:【例3】I=

=

=

0.6AUR36V60Ω

有一电动机，它正常工作时的电阻为5Ω，电流为5A，正常工作的电压为220V，通电10min，电动机消耗的电能为多少？产生的热量为多少？有多少电能转化为机械能？例题4解：消耗的电能：W=UIt=220V×5A×600s=6.6×105J电热Q=I2Rt=(5A)2×5Ω×600s=7.5×104J转化为的机械能：E机=W－Q=6.6×105J－7.5×104J=5.85×105J额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?想想议议答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。(1)列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等(2)列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机外壳有许多散热片

在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？根据公式P=I2R可知，在电流相等时，电阻越大，电功率越大。导线相互连接的位置接触电阻比较大，因而电能转化为热的功率也较大，造成此处比别处更容易发热，加速老化甚至引起火灾答：有三个用电器，其中一个为“220V，60W”的电风扇，一个为“220V，60W”的白炽灯，另一个是“220V，60W”的电热器，都在额定电压下工作相同的时间，比较这三个用电器产生的热量是[]

A.电风扇最多.B.白炽灯最多.

C.电热器最多.D.都一样.C在如图9-3-1所示的电路的方框内有一种发热装置，它是由三段阻值相同的电热丝组成，这个发热装置的电路与方框外的电路相连接.当开关S掷到A点时为高温，掷到B点时为低温(电源电压不变)，且在相同时间内，高温时产生的热量是低温时产生的热量的2倍，试在方框内画出它的电路图.图9-3-1答案I额=P额/U额=1000/220A≈4.5A例：规格为“220V，1000W”的电炉，求：

1.电炉正常工作时，通过电阻丝的电流2.电炉的电阻

2.电炉的电阻：

R=U额2/P额

=2202/1000Ω解：1.由P=UI知，电炉正常工作时：=48.4Ω例4．加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（）

A．P

B．U2/r

C．P2r/U2

D．P-P2r/U2非纯电阻电路中计算电功率只能用P=UI，热功率只能用P热=I2R所以正确的是（C）

图中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点a，b之间的电阻是R，在a，b之间加上电压U，测得流过这电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是()A.I2RB.U2/RC.UID.I2R+UI

一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为（）A．U＝4VB．U=8VC．E＝16JD．E=32J答案：BD

为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，应该采用的措施是（）A.使电流减半B.电压减半C.使电炉的电阻减半D.使电压和电炉的电阻各减一半。1.电流通过导体时产生的热量跟__________成正比，跟导体的____成正比，跟__________成正比，这个规律叫做焦耳定律，数字表达式是_______.2.电热器是利用电流的__效应制成的，它的主要部件是______.电流流过电热器所做的功全部用来产生____.3.有两根金属电阻丝，电阻分别为5Ω和15Ω，将它们串联后接在一个电源两端，它们的电压之比为_____，在相同的时间内产生的热量之比为______；如果将它们并联同一电源两极间，通过它们的电流之比为____，在相等的时间内产生的热量之比为____.电流的平方电阻通电的时间Q=I2Rt热发热体热量1∶31∶33∶13∶1当堂检测4.在两根横截面积相同、长度不同的镍铬合金线两端分别加上相同的电压，那么下列说法中正确的是()A.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多B.短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多C.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较少D.短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内产生的热量较少5.一根电阻丝接在电压U=5V的电源上，在1s内产生的热量是2J，要让该电阻(其电阻大小恒定不变)产生8J的热量，可采用的办法是()A.使电源电压变为10V，通电时间仍为1SB.使电源电压仍为5V，通电时间变为2SC.使电源电压变为20V，通电时间变为SD.使电源电压变为10V，通电时间变为2SCA6.研究焦耳定律的实验装置如图9-3-4所示，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值比乙瓶中的电阻大.实验分三步进行，其中第一步为：接通电路一段时间，比较甲、乙两瓶中的煤油哪个上升得高，这一步是在什么情况下研究热量跟哪个物理量的关系?()A.是在通电时间相同的情况下，研究热量跟电流的关系B.是在电流相同的情况下，研究热量跟通电时间的关系C.是在电流相同但电阻不同的情况下，研究热量跟通电时间的关系D.是在电流和通电时间相同的情况下，研究热量跟电阻的关系D7.如图9-3-5所示，a、b相同容器中分别装有相同质量的水，水中的电阻丝的阻值分别为R1和R2，且R1＜R2，则闭分开关S后，a、b容器中水温上升较快的是()A.a容器中的水B.b容器中的水C.a、b容器中的水温上升的快慢一样D.无法判断B图9-3-58、有一个电阻值可任意选取电源，有若干根电阻相同的电阻丝，现将1根电阻丝接在电压为U的电源上，1min内电阻丝产生的热量为Q现想要使电阻丝产生的热量为3Q，可采取什么方法？（至少写出二种）9、把两个阻值为R1＝6Ω，R2＝9Ω的电阻串联在电路中，通电相同时间时，R1，R2上产生的热量之比Q1∶Q2＝

，若并联在电路中，通电相同时间，R1，R2上产生的热量之比Q1∶Q2＝

，提示：①从时间上考虑；②从电阻上考虑；③从电压上考虑。2:33:2例11、一台电动机线圈的电阻r=1欧，与一阻值R=10欧的电阻串联，当所加电压u=150V时电动机正常工作，电动机电压为100V，求电动机消耗的电功率和输出的机械功率例12、一台电风扇电动机内阻是20欧。接上220V电压后正常运转消耗的电功率是66W，求1.电动机转化为机械能和内能的功率各是多少？电动机效率是多少？2.接上电源扇叶被卡住不能转动，这时候通过电动机电流为多大？电动机消耗的电功率和热功率又是多大？在“探究焦耳定律”的实验中。为了找出电流做功产生的热量与电阻的关系，必须同时保持A．电阻相等和电流相等B．电阻相等和通电时间相等C．通电时间相等和电流相等D．电阻相等、通电时间相等、电流相等答案：C用手一摸电视机后盖谁知道他爸是根据什么道理判定的？

上周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是后就发现，小明刚看过电视。生活中的物理导体通电后都会发热。一、电流的热效应：电流通过导体时,导体会发热,这种现象叫电流的热效应.四、电流的热效应想一想说一说你知道生活中的哪些用电器存在类似现象?通电后都会发热。电炉电饭锅一、电流的热效应：电流通过导体时,导体会发热,这种现象物理与生活二、电流的热效应的影响因素猜想现象一.灯泡通电后,在刚开始通电不是很热,可过了一会就很热.现象二、通电后电阻丝热的发红而电源线温度没有太大的变化电流I，电阻R，通电时间t现象三、电饭锅的通电后必需按下加热（煮饭)按钮开关才能煮熟饭电饭锅电炉猜想2.研究问题的方法:控制变量法探究新知电流I，电阻R，通电时间t1.电流的热效应的影响因素探究一、

电流产生的热量Q与通电时间t关系３.设计实验、实验探究探究新知探究一、电流产生的热量Ｑ与通电时间ｔ关系结论1:电流和电阻相同时，通电时间越长，电流产生的热量越多。(１)实验电路图３.设计实验、实验探究R(２).实验器材1个10欧定值电阻、开关、导线、蜡片、学生电源探究二、电流产生的热量Q和电阻R的关系３.设计实验、实验探究R1

R2R1<R2探究二、电流产生的热量Ｑ与电阻Ｒ的关系结论2:电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。（１）实验电路图３.设计实验、实验探究1个5欧、1个10（15）欧定值电阻、开关、导线、蜡片、学生电源（２）实验器材探究三、电流通过导体产生的热量跟电流的大小关系３.设计实验、实验探究探究三、电流通过导体产生的热量跟电流的大小关系结论3:电阻和通电时间相同时，电流越大，电流产生的热量越多。实验电路图３.设计实验、实验探究R1=R2，I1>I2R1

R2R3I1I2··R3

R2R1I2I1··R1=R2，I1>I2或（２）实验器材1个5欧、2个10（15）欧定值电阻、开关、导线、蜡片、学生电源结论2.

在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。结论3.

在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。

结论1.

在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。4.实验结论

焦耳是英国物理学家。他一生的大部分时间是在实验室里度过的。1840年，焦耳通过大量的实验终于确定了:1.内容：电流产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律就是焦耳定律。

二、焦耳定律2.公式：Q=I2Rt普遍适用例题1

某导体的电阻是2欧，当1安的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？解：Q=I2Rt=(1安)2×

2欧×60秒

=120焦答：1分钟产生的热量是120焦。【例题2】：某段家庭电线上，因为新安装了空调，使得电流增加为原来的两倍，则因此而产生的电热是原来的______倍,这是目前家庭用电发生火灾的主要原因之一4电流热效应的利用电热器的图片电烤箱是利用电来加热的设备，可用来加热烘烤食品.三、电流热效应的利用和防止1.主要部分——发热体2.工作原理：电流热效应利用：发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的，电流通过电阻丝发出热量.

电热器:主要部分——发热体工作原理：电流热效应

用电来加热的设备电视机加散热窗计算机、电动机等还要加风扇1.利用：2.防止：三、电流热效应的利用和防止【例题3】某老房子进行用电线路的翻新,将原电线的直径换大后,使得新