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1、第三节第三节 电热器电热器 电流的热效应电流的热效应第十五章电功和电热第十五章电功和电热教学目标：教学目标：1、知道电流的热效应。、知道电流的热效应。2、知道焦耳定律。、知道焦耳定律。3、知道电流的利用和防止。、知道电流的利用和防止。有一天，小明放学回家后接到妈妈的电话，有一天，小明放学回家后接到妈妈的电话，妈妈嘱咐他好好写作业，不要看电视。等妈妈嘱咐他好好写作业，不要看电视。等妈妈下班回家时看到小明在写作业，电视妈妈下班回家时看到小明在写作业，电视机也没有打开，很高兴。可妈妈用手摸了机也没有打开，很高兴。可妈妈用手摸了一下电视机的后盖就发现，小明没有按照一下电视机的后盖就发现，小明没有按照妈
2、妈说的做，看过电视，你知道小明的妈妈妈说的做，看过电视，你知道小明的妈妈是根据什么道理判定的吗？妈是根据什么道理判定的吗？生活中还有哪些类似的现象？生活中还有哪些类似的现象？电热油汀电热油汀电电 炉炉电暖器电暖器电水壶电水壶电熨斗电熨斗电饭锅电饭锅热得快热得快利利用用电电流流做做功功将将电电能能转转化化为为内内能能的的装装置置。电流的热效应：电流的热效应：通电导体发热的现象通电导体发热的现象一、电流的热效应一、电流的热效应1、电热器：利用电流做功将电能转变为内、电热器：利用电流做功将电能转变为内能的装置叫做电热器。能的装置叫做电热器。2、电流的热效应：通电导体产生热的现象、电流的热效应：通电导
3、体产生热的现象叫做电流的热效应。叫做电流的热效应。一一.电热器电热器1、电流通过导体时会发热、电流通过导体时会发热,将电能转化为内能的现象将电能转化为内能的现象叫叫电流的热效应电流的热效应2 2、利用电流的热效应工作的装置叫、利用电流的热效应工作的装置叫电热器电热器3 3、电热器的主要组成部分：电热器的主要组成部分：发热体发热体是由电阻率发热体是由电阻率大大，熔点，熔点高高的合金材料制成的。的合金材料制成的。灯泡接入电路中灯泡接入电路中,灯泡灯泡和电线中流过相同的电流和电线中流过相同的电流,它们都要发热，灯泡热得它们都要发热，灯泡热得发光发光,电线的发热却觉察不电线的发热却觉察不出来。这是为什
4、么出来。这是为什么?接入更多的大功率用电接入更多的大功率用电器时，电线将显著发热，器时，电线将显著发热，会烧坏它的绝缘皮，甚至会烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么引起火灾。这又是为什么？提出问题：导体通电时产生热量的多少可能导体通电时产生热量的多少可能与哪些因素有关？与哪些因素有关？实验方法实验方法:n现象一：电炉丝通电能产生热。现象一：电炉丝通电能产生热。n猜想二：电炉丝产生的热量同通电时间有关。n猜想三：导体通电时产生的热量多少与猜想三：导体通电时产生的热量多少与导体的电阻大小导体的电阻大小有关有关。n现象二：电炉丝通电的时间越长产生的热量现象二：电炉丝通电的时间越长产生的热量越多
5、。越多。n事实：电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线事实：电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。材料是铜。n猜想一：电炉丝产生的热量同猜想一：电炉丝产生的热量同电流电流有关有关控制变量法控制变量法想一想想一想 议一议议一议n怎样比较通电导体产生热量的多少呢？怎样比较通电导体产生热量的多少呢？n思路：加热相同质量的液体或气体，观思路：加热相同质量的液体或气体，观察温度的变化察温度的变化现在提供如下器材：现在提供如下器材：B想一想 议一议n1、如何研究通电导体的电阻大小对产生热量、如何研究通电导体的电阻大小对产生热量的影响，为完成探究还需什么器材。的影响，为完成探究还需什么器材。n2、如何研究通电导体
6、中电流大小对产生热量、如何研究通电导体中电流大小对产生热量的影响，为完成探究，还需什么器材。的影响，为完成探究，还需什么器材。n3、如何研究导体的通电时间对产生热量的影、如何研究导体的通电时间对产生热量的影响，为完成探究，还需什么器材。响，为完成探究，还需什么器材。(1)研究通电导体电阻大小对产生热量影响研究通电导体电阻大小对产生热量影响 方法：将方法：将A、B在电路中，控制在电路中，控制 、相同，通过煤油温度的变相同，通过煤油温度的变化比较通电导体电阻大小对产生热量的影化比较通电导体电阻大小对产生热量的影响。响。3.设计实验、验证假设设计实验、验证假设(1)研究通电导体研究通电导体电阻大小电
7、阻大小对产生热量影响对产生热量影响 方法：将方法：将A、B串联串联在电路中，控制在电路中，控制电电流流、通电时间通电时间相同，通过煤油温度的变化相同，通过煤油温度的变化比较通电导体电阻大小对产生热量的影响。比较通电导体电阻大小对产生热量的影响。3.设计实验、验证假设设计实验、验证假设B连接实物图，并画出电路图连接实物图，并画出电路图AR1R2(2)研究研究电流大小对产生热量的影响对产生热量的影响 方法：只观察方法：只观察B装置，通过滑动变装置，通过滑动变阻器改变镍铬合金丝的电流，保持阻器改变镍铬合金丝的电流，保持通电时间相同，看煤油温度的变化。通电时间相同，看煤油温度的变化。(3)研究研究通电
8、时间对产生热量的影响对产生热量的影响 方法：仍选用方法：仍选用B装置，延长通电装置，延长通电时间，看煤油温度的变化。时间，看煤油温度的变化。结结论论1.在在通通电电电电流流和和通通电电时时间间相相同同的的条条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。件下，电阻越大，电流产生的热量越多。结结论论2.在在电电阻阻和和通通电电时时间间相相同同的的条条件件下下，电流越大，电流产生的热量越多。电流越大，电流产生的热量越多。结结论论3.在在通通电电电电流流和和电电阻阻相相同同的的条条件件下下，通电时间越长，电流产生的热量越多。通电时间越长，电流产生的热量越多。实验结论结论结论4.电流通过导体产生的热量与导体电流
9、通过导体产生的热量与导体的电阻有关、与导体中的电流有关、与的电阻有关、与导体中的电流有关、与通电时间有关，而且导体的电阻越大、通电时间有关，而且导体的电阻越大、导体中的电流越大、通电时间越长，产导体中的电流越大、通电时间越长，产生的热量越多。生的热量越多。焦耳定律焦耳定律 英国物理学家焦耳通过大量的实验，于英国物理学家焦耳通过大量的实验，于18401840年精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻年精确地确定了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。和通电时间的关系，即焦耳定律。内容：电流流过导体时产生的热量，跟电流内容：电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻
10、成正比，跟通电的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比的时间成正比 。公式：公式：(普遍适用普遍适用)单位：单位：I I安安 R R欧欧 t t秒秒 Q Q焦焦公式的推导。公式的推导。Q=I2Rt电能3.3.电流产生热量的其他表达式电流产生热量的其他表达式 (1).Q=UIt(2).Q=只适用于只有电阻只适用于只有电阻的电路的电路,(电能全部转电能全部转化为内能化为内能)的情况。的情况。4.4.电功和电热的关系电功和电热的关系（W W 和和 Q Q 的关系）的关系）在电热器电路在电热器电路 (只有电阻的电路只有电阻的电路)中：（电能几乎中：（电能几乎全部转化为内能）全部转化为内能）
11、W=Q（W=UIt）=（Q=I2Rt）在其他电路中：（如电流通过电动机做功时，大部分在其他电路中：（如电流通过电动机做功时，大部分电能转化为机械能）电能转化为机械能）W Q（W=UIt）（Q=I2Rt）【例例例例题题题题2 2】：一一一一台台台台电电电电动动动动机机机机正正正正常常常常工工工工作作作作时时时时线线线线圈圈圈圈两两两两端端端端的的的的电电电电压压压压为为为为380380伏伏伏伏，线线线线圈圈圈圈的的的的电电电电阻阻阻阻为为为为2 2欧欧欧欧,线线线线圈圈圈圈中中中中的的的的电电电电流流流流为为为为1010安安安安,若若若若这这这这台台台台电电电电动动动动机机机机正常工作正常工作正
12、常工作正常工作1 1秒钟，秒钟，秒钟，秒钟，求：求：求：求：1 1）消耗的电能）消耗的电能）消耗的电能）消耗的电能WW。2 2）产生的热量）产生的热量）产生的热量）产生的热量QQ。应用：应用：1、自学例题，了解焦耳定律的公式和应用，、自学例题，了解焦耳定律的公式和应用，注意物理量的意义和单位。注意物理量的意义和单位。2、为什么电炉通电后，电炉丝热得发红，、为什么电炉通电后，电炉丝热得发红，而导线却不怎么热？而导线却不怎么热？3、本节课还有哪里收获？请相互交流。回、本节课还有哪里收获？请相互交流。回忆超导体优点；判断热量多少采用方法？忆超导体优点；判断热量多少采用方法？电脑CPU散热风扇电脑显卡
13、散热器电脑显卡散热器电脑显卡散热风扇电脑显卡散热风扇电脑主板新型散热风扇电脑主板新型散热风扇电脑散热片电脑散热片电脑散热装置电脑散热装置电电脑脑中中的的散散热热器器电热器的优点：电热器的优点：电热器的优点：电热器的优点：清洁卫生，没有污染，热效率高，可以方清洁卫生，没有污染，热效率高，可以方清洁卫生，没有污染，热效率高，可以方清洁卫生，没有污染，热效率高，可以方便地控制和调节温度。便地控制和调节温度。便地控制和调节温度。便地控制和调节温度。电热的电热的电热的电热的危害和危害和防止：防止：防止：防止：加快散热，装风扇，加散热窗。加快散热，装风扇，加散热窗。加快散热，装风扇，加散热窗。加快散热，装
14、风扇，加散热窗。电热器是利用电热来加热的设备电热器是利用电热来加热的设备.在电动机里，电流主要用来做机械功，但电动机里的导在电动机里，电流主要用来做机械功，但电动机里的导线有电阻，也要产生热量，使导线的温度升高。温度超过绝线有电阻，也要产生热量，使导线的温度升高。温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化，甚至可能烧坏。缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化，甚至可能烧坏。一个一个20的电阻，通过的电阻，通过0.5A的电流的电流2min，电，电阻上消耗的电能是阻上消耗的电能是_,释放热量为释放热量为_.一个电阻通过一个电阻通过0.2A的电流的电流5min，电阻上产生，电阻上产生的热量为的热量
15、为600J.这个电阻的阻值是这个电阻的阻值是_ 一个一个200的电阻通电的电阻通电2min，电阻上消耗的电，电阻上消耗的电能是能是4.5104J,则通过电阻的电流是则通过电阻的电流是_.一个一个40的电阻，通过的电阻，通过0.3A的电流，则通电的电流，则通电_min释放热量为释放热量为2160J.随堂练习随堂练习1随堂练习随堂练习2两个电热器的电阻之比为两个电热器的电阻之比为43，通，通过相同的电流，在相等的时间里产过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为生的热量之比为_；若两个电；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度热器的电阻相同，通过的电流强度为为13，在相等的时间里产生的热，在相等
16、的时间里产生的热量之比为量之比为_。4319当当0.2安的电流通过一金属线时产生的安的电流通过一金属线时产生的热量为热量为Q1，若使通过的电流增加到，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安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么，那么Q2是是Q1的的()A、2倍倍 B、4倍倍 C、0.25倍倍 D、0.5倍倍B随堂练习随堂练习3问题问题21 1、课文前面、课文前面“？”中为什么中为什么“觉察不出和灯觉察不出和灯相连的电线发热相连的电线发热”？2 2、课文前面、课文前面“？”中的和电炉相连的电线为中的和电炉相连的电线为什么显著发热？什么显著发热？3 3、由、由Q Q热热热热
17、=U=U2 2/R/R知道，额定电压相同的灯泡，知道，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，单位时间内产生的额定功率越大，电阻越小，单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律热量越多。可是按照焦耳定律Q热热=I2Rt，电阻，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎越大，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？有矛盾，这是怎么回事？拓展延伸：拓展延伸：有一个额定电压为220伏的电炉，想把它接在110伏的电路上，而不改变电炉的功率，办法是（）A.把电炉的电阻丝截去一半B.把电炉的电阻丝截成相等的两段，再并联起来C.用另一根和它相同的电阻丝串联D.用另一根和它相同的电阻丝并联 B B