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1、电与热电与热 第第4 4节节你知道吗你知道吗?星期天,小明的妈妈出门前嘱咐小明别看电视,得先完成作业,可是小明等妈妈一走,就看起了电视,直到妈妈回来前才开始做作业,妈妈问小明为何没有做完作业,小明说作业太难,可是小明妈妈只用了一招就知道小明说了谎,请问,他妈妈是怎样做的?她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢你有类似的经历吗？你有类似的经历吗？生活中，用电器通电后，都伴有发热现象产生生活中，用电器通电后，都伴有发热现象产生电热器电热器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电电热热器器：利利用用电电流流
2、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。一、电流的热效应一、电流的热效应 导体中有电流通过的时候，导体中有电流通过的时候，导体中有电流通过的时候，导体中有电流通过的时候，电能电能电能电能转化成转化成转化成转化成内能内能内能内能，导体要发热导体要发热导体要发热导体要发热，这种现象叫做这种现象叫做这种现象叫做这种现象叫做电流的热效应电流的热效应电流的热效应电流的热效应。电热器电热器电热器电热器的主要组成部分是的主要组成部分是的主要组成部分是的主要组成部分是发热体发热体发热体发热体。*发热体发热体发热体发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝是由电阻率大、熔点高的电阻丝是由电阻率大、熔点高的
3、电阻丝是由电阻率大、熔点高的电阻丝 制成的。制成的。制成的。制成的。电热器电热器电热器电热器就是利用电流的热效应工作的就是利用电流的热效应工作的就是利用电流的热效应工作的就是利用电流的热效应工作的了解：电流还具有了解：电流还具有磁效应磁效应和和化学效应化学效应问题：问题：为什么电热丝热为什么电热丝热的发红，而连接它的导的发红，而连接它的导线却几乎不发热？线却几乎不发热？猜想与假设猜想与假设 现象现象1：电炉丝通电能产生热量。：电炉丝通电能产生热量。由此我们猜想由此我们猜想猜想猜想1、电炉丝产生的、电炉丝产生的热量可能与热量可能与电流电流有关有关现象现象2：电炉丝通电时间越长产生的热：电炉丝通电
4、时间越长产生的热量越多量越多猜想猜想2.电炉丝产生的热电炉丝产生的热量可能与量可能与通通电时间有关电时间有关事实：电炉丝的材料是镍铬合金事实：电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线的材料是铜丝，导线的材料是铜猜想猜想3、导体通电时产、导体通电时产生的热量与生的热量与导体的材导体的材料料有关有关 你还有其他的想你还有其他的想法吗？请说说看法吗？请说说看 想一想怎样进行实验探究？怎样进行实验探究？你认为需要解决的问你认为需要解决的问题有哪些？题有哪些？首先，必须思考首先，必须思考-怎怎样比较通电导体产生样比较通电导体产生的热量的多少？的热量的多少？思路：加热思路：加热相同质量相同质量的液体或气体，的液体或
5、气体，观察观察温度的变化温度的变化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方案方案2；原理、利用液体的热胀冷缩。；原理、利用液体的热胀冷缩。你还有其他的想法吗？请说说看你还有其他的想法吗？请说说看 参考装置参考装置转换法转换法 设计实验设计实验 实验方法：实验方法：比较电流产生热量多少的方案比较电流产生热量多少的方案利用液体受热升温。利用液体受热升温。现提供如下器材：现提供如下器材：铜丝铜丝镍铬合金丝镍铬合金丝请同学们想一想：请同学们想一想：1.如何研究通电导体的电阻如何研究通电导体的电阻大小对产生热量的影响？大小对产生热量的
6、影响？2.如何研究通电导体中电流如何研究通电导体中电流大小对产生热量的影响？大小对产生热量的影响？3.如何研究导体的通电时间如何研究导体的通电时间对产生热量的影响？对产生热量的影响？4.为完成探究还需要哪些器材？为完成探究还需要哪些器材？电源电源开关开关导线导线电流表电流表计时器计时器滑动变阻器滑动变阻器控制变量法控制变量法实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系R1=5 R2=10 A在在电流相同、通电时间相同电流相同、通电时间相同的情况下，电阻的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。越大，这个电阻产生的热量越多。实验实验2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系I=2I1IA
7、R=5 R=5 R=5 I1在在电阻相同、通电时间相同电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。实验结论电流通过导体时产生的热量与导体本身的电阻，通过导体的电流以及通电时间有关。导体的电阻越大，电流越大，通电时间越长，则电流通过导体时产生的热量越多。以上实验只能定性的说明电流产生的热量与电流、以上实验只能定性的说明电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。而实际的电热应用往往需电阻和通电时间的关系。而实际的电热应用往往需要定量化的规律。要定量化的规律。焦耳（焦耳（James Prescott Jo
8、ule，18181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 年的时间做了年的时间做了 400 多次实验，多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实研究热和功的关系。通过大量的实验，于验，于 1840 年最先年最先精确地确定了精确地确定了电电流产生的热量与电流、电阻和通电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。时间的关系。焦焦 耳耳1内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。电时间成正比。2公式：公式：Q=I2Rt3符号的含义和单位：符号的含义和单位：I-电流电
9、流-安（安（A）R-电阻电阻-欧（欧（）t-时间时间-秒（秒（S）Q-热量热量-焦（焦（J）二、焦耳定律二、焦耳定律1电热的利用电热的利用电热器的优点电热器的优点:清洁卫清洁卫生，没有环境污染，热效率生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调高，还可以方便地控制和调节温度。节温度。三、电热的利用和防止三、电热的利用和防止很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。运行时要用微型风扇及时散热等等。2电热的危害电热的危害1当电流通过导体时
10、，如果电能全部转化为当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量内能，而没有同时转化成其他形式的能量Q=W =UIt=I2Rt如：电暖器，电饭锅，电炉子等纯电阻电器。如：电暖器，电饭锅，电炉子等纯电阻电器。2当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：机的机械能：WQ热热四、电能和电热关系四、电能和电热关系电能电能 内能内能+机械能机械能Q=I2Rt=(0.6 A)260 W W300 s =6 480 J 一根一根 60 的电阻丝接在的电阻丝接在 36 V的电源两端，在的电源两端，在 5 min内共产生多少热量内共产生多少热
11、量?答答:在在 5 min 内共产生内共产生 6 480 J 热量。热量。解解:例题例题I=0.6 AUR36 V60 RUt草稿：草稿：Q=I2Rt 练一练练一练1、导体的电阻为、导体的电阻为5 ，通过它的，通过它的电流为电流为2A，在，在1秒内，导体上电能秒内，导体上电能转化为多少转化为多少J的热？的热？2、标有、标有“220V 800W”的电炉，接的电炉，接在在220V的电源上后，通过电炉的电的电源上后，通过电炉的电流为多少？通电流为多少？通电1小时，电炉上有多小时，电炉上有多少少J的电能转化为热？的电能转化为热？3、有、有A、B两根电阻丝，电阻分别为两根电阻丝，电阻分别为RA=3，RB=2 ，并联后接入电压并联后接入电压为为6V的电源上，这两根电阻丝上产生的电源上，这两根电阻丝上产生热时的总功率为多少？热时的总功率为多少？4、有、有A、B两根电阻丝，电阻分别两根电阻丝，电阻分别为为RA=3 ，RB=2 ，串联后接入，串联后接入电压为电压为6V的电源上，这两根电阻丝的电源上，这两根电阻丝上产生热时的总功率为多少？上产生热时的总功率为多少？