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1、第四节科学探究：电流的热效应本讲稿第一页，共三十三页本讲稿第二页，共三十三页它们的共同特征它们的共同特征是什么？是什么？电能转化为内能电能转化为内能本讲稿第三页，共三十三页第四节科学探究：电流的热效应本讲稿第四页，共三十三页 不同电器在不同的情境下会产生不同电器在不同的情境下会产生不同的热量，产生电热的多少与什么不同的热量，产生电热的多少与什么有关？是什么关系呢？有关？是什么关系呢？猜想一下，是不是与这些因素有关？猜想一下，是不是与这些因素有关？（I、U、R、P、t）一、影响电流产生的热量的因素一、影响电流产生的热量的因素 本讲稿第五页，共三十三页 目标：目标：在电流、电阻相同，通电时间在电流
2、、电阻相同，通电时间不同时，产生电热的效果如何呢？不同时，产生电热的效果如何呢？思考：思考：实验设计中，怎样保证电流等大？实验设计中，怎样保证电流等大？用什么仪器反映产生热量的多少？用什么仪器反映产生热量的多少？【演示实验演示实验1 1】本讲稿第六页，共三十三页v电路设计：课本16-13，实物16-14v保持滑动变阻器保持滑动变阻器的滑片不动的滑片不动v用电阻丝加热煤用电阻丝加热煤油，加热后，温度油，加热后，温度升高，看温度计液升高，看温度计液面升高。面升高。本讲稿第七页，共三十三页v现象：1、时间越长，温度升的越高v结论：1、在电流和电阻相同时，时间越长，产生的热量越多。本讲稿第八页，共三十
3、三页思考：思考：怎样改变电流的大小？怎样改变电流的大小？看到了什么现象？看到了什么现象？说明了什么结论？说明了什么结论？让相同的电阻，流过不同的电流，看效让相同的电阻，流过不同的电流，看效果会如何呢？仍然按图果会如何呢？仍然按图16-14连接电路连接电路【演示实验演示实验2 2】本讲稿第九页，共三十三页现象：电流现象：电流 I I 大时温度计的液面升高快，即产大时温度计的液面升高快，即产生的热量生的热量Q Q 多。多。结论：结论：2 2、在电阻相同和时间相同时，通过的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。电流越大，产生的热量越多。本讲稿第十页，共三十三页【演示实验演示实验3
4、3】v让不同的电阻，流过相同的电流，看效果会让不同的电阻，流过相同的电流，看效果会如何呢？电路设计如图如何呢？电路设计如图16-15，按图，按图16-16连连接电路接电路本讲稿第十一页，共三十三页请回答：请回答：看到了什么现象？看到了什么现象？说明了什么结论？说明了什么结论？现象现象：I I 相同时，相同时，R R 大的一边温度计的液面升大的一边温度计的液面升的高，即升温快。的高，即升温快。结论结论：3 3、在电流和时间相同时，电阻越大产在电流和时间相同时，电阻越大产生的热量越多生的热量越多。本讲稿第十二页，共三十三页 通过以上实验你能总结出通过以上实验你能总结出什么规律？什么规律？电阻上产生
5、的电热与电阻大小和电阻上产生的电热与电阻大小和流过的电流都有关，电阻越大，电流流过的电流都有关，电阻越大，电流越大，产生的热量越多。越大，产生的热量越多。本讲稿第十三页，共三十三页 焦耳通过实验得到电流产生热量与电流、焦耳通过实验得到电流产生热量与电流、电阻、通电时间是什么关系？电阻、通电时间是什么关系？如何用公式表示这一规律？单位是什么？如何用公式表示这一规律？单位是什么？2 2、公式：、公式：Q=IQ=I2 23 3、导出公式：、导出公式：Q=UIQ=UI Q=U Q=U2 2/【问题思考问题思考1】本讲稿第十四页，共三十三页 1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的
6、电阻成正比，跟通电时间成正比焦耳定律。2 2、公式：、公式：Q=IQ=I2 2 3 3、导出公式：、导出公式：Q=UIQ=UI Q=U Q=U2 2/二、焦耳定律本讲稿第十五页，共三十三页v串联电路中常用公式：Q=I2Rt。Q1:Q2:Q3:Qn=R1:R2:R3:Rnv 并联电路中常用公式：Q=U2t/R Q1:Q2=R2:R1v无论用电器串联或并联。计算在一定时间所产生的总热量 常用公式Q=Q1+Q2+Qnv分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q=U2t/R=Pt本讲稿第十六页，共三十三页v4、应用电热器：v定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。v原理：焦耳定律v组成：电热器的主要组成
7、部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。v优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。本讲稿第十七页，共三十三页 为什么用导线连接的电磁炉通电后，为什么用导线连接的电磁炉通电后，电炉很快发红发热，而导线却不热？电炉很快发红发热，而导线却不热？因因导导线线电电阻阻很很小小（0.010.0010.010.001），而而电电炉炉电电阻阻很很大大（几几十十、几几百百欧欧姆姆），串串联联时时导导线线生生热很微小，故感觉不热。热很微小，故感觉不热。【问题思考问题思考2】本讲稿第十八页，共三十三页例题解析例题解析v例题例题 一根一根6060的电阻丝接在的电阻丝接在36V36V的电源两端
8、，的电源两端，在在5min5min内共产生多少热量？内共产生多少热量？解法解法1 1：通过电阻丝的电流：通过电阻丝的电流再由焦耳定律电流产生的热量再由焦耳定律电流产生的热量 即即解法解法2 2：本讲稿第十九页，共三十三页v例2：某导体的电阻是2欧。当1安的电流通过时，l分钟产生的热量是多少焦？v例3：一只“220V45W”的电烙铁，在额定电压下使用，每分钟产生的热量是多少？你能用几种方法解此题？本讲稿第二十页，共三十三页【拓展变化拓展变化】若该电阻丝截短一半，仍接在原电源上，若该电阻丝截短一半，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在相同时间内，产生的热量是原来的多少倍？若电压
9、减为一半，其他不变，则产生热若电压减为一半，其他不变，则产生热量又如何？量又如何？本讲稿第二十一页，共三十三页 v电压相同时，适用电压相同时，适用 ，R越小，越小，Q越大（由越大（由 知知,P大的大的R小）。小）。v电流相同时，适用电流相同时，适用 Q=I R t ，R越大越大Q越大。越大。【想想议议】本讲稿第二十二页，共三十三页“试一试”：实例分析实例实例1 1：电褥子长时间通电容易起火，你能电褥子长时间通电容易起火，你能 解释么？解释么？实例实例2 2：电路短路会起火，你能解释么？电路短路会起火，你能解释么？实例实例3 3：拨打手机时间长了，手上有什么感拨打手机时间长了，手上有什么感 觉？
10、怎么办？觉？怎么办？实例实例4 4：两个灯泡，亮度大的产生的热量一两个灯泡，亮度大的产生的热量一 定更多么？定更多么？本讲稿第二十三页，共三十三页课堂总结课堂总结v1.1.电热的影响因素有哪些？电热的影响因素有哪些？v2.2.分组实验得到的结论是什么？分组实验得到的结论是什么？v3.3.焦耳总结的规律是什么？公式如何焦耳总结的规律是什么？公式如何?v4.4.应用：如何用含电压的量表述焦耳定律公式？应用：如何用含电压的量表述焦耳定律公式？v5.5.生活中，有哪些应用或减少（防止）电热的生活中，有哪些应用或减少（防止）电热的 实例？实例？本讲稿第二十四页，共三十三页例例2：一电动机线圈的电阻为：一
11、电动机线圈的电阻为1，线圈两端所加电压为，线圈两端所加电压为2V2V时，电流为时，电流为0.8A0.8A，电动机正常工作。，电动机正常工作。（1 1）求电动机正常工作）求电动机正常工作1min1min所消耗的电能；所消耗的电能；（2 2）求电动机正常工作）求电动机正常工作1min1min所产生的内能；所产生的内能；（3 3）求电动机正常工作）求电动机正常工作1min1min所转化的机械能。所转化的机械能。已知：已知：U=2V,I=0.8A,R=1,t=1min=60s求：求：W电电;Q;W机机 解：解：W电电=UIt=2V0.8A60s=96J.Q=I2Rt=(0.8A)21 60s=38.4
12、JW机机=W电电Q=96J38.4J=57.6J答：答：电动机正常工作电动机正常工作1min所消耗的电能、产生的内能、所消耗的电能、产生的内能、转化的机械能分别为转化的机械能分别为96J、38.4J、57.6J.本讲稿第二十五页，共三十三页v例3两个电阻阻值之比R1R2，若把它们串联在电路中，相同时间内R1、R2产生的热量之比QQ；若把它们并联在电路中，相同时间内产生的热量之比QQ=.v精析：串联电路中，电流相等，要求产生热量之比，应该想到用公式Q=I2Rt进行比较，而在并联电路中，两电阻两端的电压相等，故应想到用进行比较.v全解：由于R1、R2串联在电路中，根据Q=I2Rt可得QQR1R2.
13、当R1、R2并联在电路中，根据可得QQR2R132v点评：本题的解答，需要分清两个电阻是串联还是并联，抓住两类不同电路的特点，然后分别选择合理的公式，代入相关数据进行计算本讲稿第二十六页，共三十三页v例4电炉通电后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连接的输电线却不热，这是因为（）vA通过电炉上的电流比通过输电线上的电流大vB电炉丝的电阻比电线的电阻大得多vC电炉丝金属的比热容与输电线的比热容不同vD以上三种说法都有道理v精析：这个现象运用焦耳定律容易解释.由于电炉丝与铜导线是串联的，所以通过它们的电流相等，根据焦耳定律Q=I2Rt，电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多，因此电炉丝上产生的热量比铜导线上
14、多得多，所以我们看到电炉丝热得发红，而导线却不怎么热.v全解：本题答案应选Bv点评：比较电流产生热量的多少，关键是准确地选用原理，要从题意中挖掘条件，根据具体问题，选择合适的物理原理本讲稿第二十七页，共三十三页v例5一台直流电动机，线圈的电阻为0.5，接在12V电源上时，通过的电流为2A，这台电动机工作5min产生多少机械能？v精析：电动机不是纯电阻电路，不遵从欧姆定律，求电动机消耗的电能，也就是求电流所做的功只能用W=UIt，而电流通过线圈产生的热量必须用Q=I2Rt求，电能转化为机械能应为W-Q.v全解：电流通过电动机所做的功为：W=UIt=12V2A300s=7200J，即电动机5min
15、消耗的电能为7200J.v电流通过线圈产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)20.5300s=600J.v电能转化为机械能的量为：W-Q.=7200J-600J=6600J.v点评：本题电流做功，电能转化为内能和机械能，电动机电路是非纯电阻电路，所以在选用公式时要慎重.本讲稿第二十八页，共三十三页思考与练习思考与练习一、填空题一、填空题1.1.电热既有消极危害的一面，也有积极可利用的一面。各类电热既有消极危害的一面，也有积极可利用的一面。各类 就是利用就是利用电流来加热的设备，常见的有电流来加热的设备，常见的有 、等等2.2.一个一个2020的电阻，通过的电阻，通过0.5A0.5A的电流的电流2
16、min2min，电阻上消耗，电阻上消耗 J J的电的电能，释放热量能，释放热量 J.J.3.3.有一种家用电熨斗的规格为有一种家用电熨斗的规格为“220V 300W220V 300W”这种电熨斗内部电热丝这种电熨斗内部电热丝的电阻是的电阻是.如果在额定电压下工作，如果在额定电压下工作，1min1min内将产生内将产生 J J的热量的热量.本讲稿第二十九页，共三十三页二、选择题二、选择题4.4.下列几种家用电器中不属于电热器的是下列几种家用电器中不属于电热器的是 （）A.A.电炉电炉 B.B.电熨斗电熨斗 C.C.收音机收音机 D.D.电烙铁电烙铁本讲稿第三十页，共三十三页5.5.电冰箱、电视机
17、、电风扇等用电器的后面分电冰箱、电视机、电风扇等用电器的后面分别装有铁片或制成空格状，这样做的目的（别装有铁片或制成空格状，这样做的目的（）A.A.为了用电器的美观为了用电器的美观 B.B.为了防止用电器漏为了防止用电器漏电电C.C.为了防止用电器聚集热量为了防止用电器聚集热量 D.D.为了节约用为了节约用电器的制作材料电器的制作材料本讲稿第三十一页，共三十三页6.6.若下列各用电器的额定功率都相等，正常工若下列各用电器的额定功率都相等，正常工作时，释放热量最多的是作时，释放热量最多的是 （）A.A.电视机电视机 B.B.白炽灯白炽灯 C.C.电烙铁电烙铁 D.D.电风扇电风扇本讲稿第三十二页，共三十三页本讲稿第三十三页，共三十三页