四、电流的热效应

1、13.4 电流的热效应,感受生活,一、电流的热效应 电流流过导体时，导体就要发热，这种现象叫做电流的热效应。,思考？ 产生的热量与哪些因素有关呢?,二、实验探究 电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关呢?,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？,科学探究的过程,合理猜测,实验验证,制定计划,得出结论,交流讨论,E=mc2,烫手,不烫手,why ？,合理猜测,why ？,合理猜测,烫手,不烫手,跟电流有关,跟电阻 有关,跟时间有关,合理猜测,1.实验方法-控制变量法,（1）控制通电电流和通电时间相同，研究电热与电阻的关系. （2）控制通电电流和电阻相同，研究电热与通电时间的关

2、系. （3）控制电阻和通电时间相同，研究电热与电流的关系.,制定计划,2、怎样控制电流相同？,方法：把电阻R1和R2串联。 3、怎样改变电流？ 方法：把电阻R1和R2并联，并利用滑动变阻器。,4、电热丝产生的热量多少通过什么方式 来表现，比较直观？,当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，瓶塞上面原来一样高的液柱就会逐渐上升.电流产生的热量越多，液面就会上升得越高.我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量.（转换法）,电阻丝,结论：,在电流、通电时间相同时，阻值 大 的电阻产生的热量多。,探究一：产热多少与电阻大小的关系,实验验证,电阻丝,结论：,在电流、电

3、阻相同时，通电时间 长 的产生的热量多。,探究二：产热多少与通电时间的关系,实验验证,电阻丝,结论：,在通电时间、电阻相同时，电流越 大 的产生的热量多。,探究三：产热多少与电流大小的关系,实验验证,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.,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. 总结：导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，电流的热效应越显著。,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.,1,2,3,实验分析,1.内容：电流通过导体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.,2.公式： Q

4、 = I2Rt,3.单位：I-安，R-欧，t-秒，Q-焦.,注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量增大到 倍,9,英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律.,得出结论,根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.,纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt,非纯电阻电路：W总Q (W总UIt =W外Q),焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t来计算热量.,Q = W = UIt = I2Rt,根据欧

5、姆定律U = IR,又W = UIt,若电流做的功全部用来产生热量即Q = W,注意：,得出结论,前面两个现象的解释,1,第一个为什么 灯泡和导线是串联，灯泡的电阻大比导线的电阻大,第二个为什么 干线电流等于各个支路的电流之和,2,交流讨论,怎样理解电阻越大，发热越多,电流热效应的微观机理,交流讨论,5、本实验用到的两个方法是什么？,控制变量法、转换法,控制变量法 物理学中对于多变量问题，通常使其它量相同，并改变其中一个量的大小，从而使问题得到简化。我们称此方法为控制变量法,利用电流的热效应,防止电流的热效应,快速抢答,下列电器中应用电流热效应工作的是（ ）,A. 白炽灯 B. 电熨斗 C.电

6、饭锅 D. 电风扇,ABC,1.焦耳定律中有这样一句话“电流通过导体时产生的热量，跟导体的电阻成正比，”小李想：如果想让电炉在一定时间内多放出热量，应增大电阻丝的电阻，他的想法对吗？为什么？,2.电风扇通电会发热，这些热量是人们希望得到的吗？电风扇的能量转化形式怎样？能否想办法减少电风扇的能量散失？,动脑筋,电炉丝工作时会热的发红，但跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是为什么？,联系实际,例1：流过一根10欧姆的电阻丝的电流为 2安培，问这根电阻丝在30秒内产热多少？,例题,解题格式：,电阻R=10，电流I=2A，时间t=30s,电热Q,由焦耳定律： Q=I2Rt=22*10*30=1200（

7、J）,这根电阻丝共产热1200J。,例题,例2：一根50欧姆的电阻丝工作了10秒钟后产生1.8104焦耳的热量，问流过这根电阻丝的电流是多少？,解题格式：,电阻R=50，热量Q=1.8*104J，时间t=10s,电流I,由焦耳定律： Q=I2Rt 所以：I=（Q/Rt）1/2 =（1.8*104/（50*10）1/2 =6（A）,这根电阻流过的电流为6安培。,焦耳定律是反映电流的 效应的规律，即 能转化为 的规律。,一电炉的电阻是100 ，通电时间10秒钟产生的热量为4105J,通过这个电炉的电流是 A,电流通过电风扇做功时， 能转化为 能和 能，如果电流做功3.6106J,电风扇获得的机械能

8、一定 3.6106J,练习,热,电,内,20,电,内,机械,小于,焦耳在1818年12月24日生于英国曼彻 斯特，他的父亲是一个酿酒厂主.焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教育。青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识了著名的化学家道尔顿.道尔顿给予了焦耳热情的教导.焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础.1840年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温.通过这一实验，他发现：导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比.四年之后，俄国物理学家楞次公布了他的大量实验结果，从而进一步验证了焦耳关于电流热效应之

9、结论的正确性.因此，该定律称为焦耳楞次定律.焦耳活到了七十一岁.1889年10月11日，焦耳在索福特逝世.后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳.,谢谢大家 祝大家学习进步 再见,课堂小结：,本节课我们学到的 1、电流产生的热量与 、 、 有关。 具体来说电热与 成正比、与 成正比 、与 成正比。 这就是焦耳定律。,2、焦耳定律公式： 。,小试牛刀：,知识点一：电流的热效应,1、电热毯通电后很烫，而连接电热毯的导线并不热，这是因为（ ） A、导线有绝缘层保护，能隔热。 B、导线散热快，所以温度低。 C、通过导线的电流小于通过电热毯的电流。 D、导线电阻小，产生热量少。,小明和小红想利用如图所

10、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A中的金属丝是铜丝，电阻比较小， 烧瓶B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）根据控制变量法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质量 ,（2）实验中，小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高的快这 表明：在 和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 ，电流产 生的热量越 。,知识点二：电热的影响因素,R,R,（3）小明和小红还想研究电热与I的关系，那么他们就要控制 和通电时间不变。所以就设计以上的电路，他们用了相同的 电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢

11、？ 。 最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明 在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越 ，电流产生的 热量越 。,R,R,1、为什么选用煤油，而没有用水？（ ）,4、并联时,为什么两个支路中都接有滑动变阻器？,（4）实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？,3、通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝保持相同的电流？,2、本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来表明的？,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 D因为煤油有比较小的比热容,知识点三：焦耳定律计算,1、一个电热丝的电压为2V，电阻是2，当电流是1A，通电时 间为1min

12、，那么它产生的电热是多少J？,纯电阻电路的电热（Q）计算：Q=W【电能全部转化为内能】,Q=UIt,【定义式】,导出式一：Q=I2Rt,导出式二：,欧姆定律,代换法,t,Q=,Q=Pt,2、一电动机线圈的电阻为1，线圈两端所加电压为2V时，电流为1A，电动机正常工作。 （1）电动机正常工作时的能量转化？ （2）电动机正常工作1min所产生的电能为多少J？ （3）电动机正常工作1min所产生的电热为多少J？ （4）电动机正常工作1min所提供的机械能为多少？ （5）如果想让电动机的电能全部转化为内能，可以怎样实施？,Q=UIt,【定义式】,导出式：,欧姆定律,代换法,t,W=,对于非纯电阻电路：

13、计算电热只有一个公式：Q=I2Rt 计算电能只有一个公式：W=UIt 计算机械能只有一个公式：W机械=W-Q,非纯电阻电路的电热（Q）计算：QW【电能少部分转化为内能】,Q=Pt,3、某电炉丝坏了，去掉1/4后接在原来的电路中使用时，在 相等时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（ ）,A、3：4 B、4：3 C、4：1 D、1：4,知识点五、电热的综合应用,1、白炽灯的灯丝断了，把灯丝搭上后，灯泡的亮度变的更亮 了，其原因是 。,2、某工厂欲设计一种高、中、低温三档家用电火锅，要求低温发 热功率为200W，其发热体电阻丝如图所示，A、B、C为三个接线 柱，B是电阻丝中点的接线柱请你帮助该厂完

14、成下列工作： （1）说明各档位的接线方法（文字表达、画图连接均可） （2）分别算出高、中温两档的发热功率 （3）设计一份电火锅的产品铭牌,知识点四：电热的利用和危害的防止,2、小明家新买了一只规格为800W的电热水壶，他经过几次使用后发现，晚饭后烧开一壶水所用的时间比早晨烧一壶水所用的时间长，你认为主要原因是（） A、晚间电热水壶两端的电压低于早晨电热水壶两端的电压 B、晚间的大气压升高，水的沸点升高，需要的热量比早晨多 C、晚间的环境温度比早晨环境温度偏低 D、晚间烧水时，热量散失比早晨多,1、当温度降低到很低时，某些金属的电阻会突然消失，这种现象称为超导现象，假如所有导体都没有了电阻，当用

15、电器通电时，下列说法正确的是（） A、白炽灯仍能发光 B、电动机仍能转动 C、电饭锅仍能煮饭 D、电熨斗仍能熨衣服,当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使通过的电流增加到0.4安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么Q2是Q1的( ) A、2倍 B、4倍 C、0.25倍 D、0.5倍,B,【练习5】：,【练习4】：,两个电热器的电阻之比为43，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为_；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为13，在相等的时间里产生的热量之比为_。,43,19,如图所示，电源电压220伏，R是电烙铁，标有“220V，40W”字样；L是电灯泡，标有“PZ22040”字样.当开关S闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是_焦，当开关S断开时，电烙铁的实际功率是_瓦；开关S断 开后，整个电路工作_小时消耗1千瓦电能.,如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为220V，R1是发热电阻，R2是阻值为616的分压电阻，S是控制电热毯工作状态的开关。S转到触点1为断开状态；S转到触点2为低温状态；S转到触点3为高温状态，此时功率为100W。求： （l）当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是多少？ （