科学探究：电流的热效应.ppt

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1、我们家的电器中哪些是把电能转化为内能（热能）的？,同学们还记得我们前边学习的电功的公式么？ 它表示什么意义呢？,W=UIt,它们的共同特征是什么？,电能转化为内能,第四节科学探究：电流的热效应,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有关？是什么关系呢？,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,目标：在电流、电阻相同，通电时间不同时，产生电热的效果如何呢？ 思考： 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？,【演示实验1】,电路设计：课本16-13，实物16-14,保持滑动变阻器的滑片不动 用电阻丝加热煤油

2、，加热后，温度升高，看温度计液面升高。,现象：1、时间越长，温度升的越高 结论：1、在电流和电阻相同时，时间越长，产生的热量越多。,思考： 怎样改变电流的大小？ 看到了什么现象？ 说明了什么结论？,让相同的电阻，流过不同的电流，看效果会如何呢？仍然按图16-14连接电路,【演示实验2】,现象：电流 I 大时温度计的液面升高快，即产生的热量Q 多。 结论：2、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。,【演示实验3】,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16-15，按图16-16连接电路,请回答： 看到了什么现象？ 说明了什么结论？,现象：I 相同时，R 大的

3、一边温度计的液面升的高，即升温快。 结论：3、在电流和时间相同时，电阻越大产生的热量越多。,通过以上实验你能总结出什么规律？,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，电流越大，产生的热量越多。,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？ 如何用公式表示这一规律？单位是什么？ 2、公式：Q=I2 3、导出公式：Q=UI Q=U2/,【问题思考1】,1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比焦耳定律。 2、公式：Q=I2 3、导出公式：Q=UI Q=U2/,二、焦耳定律,串联电路中常用公式：Q= I2Rt 。Q1:

4、Q2:Q3:Qn=R1:R2:R3:Rn 并联电路中常用公式：Q= U2t/R Q1:Q2= R2:R1 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+Qn 分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q= U2t/R=Pt,4、应用电热器： 定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。 原理：焦耳定律 组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。 优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。,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？,因导线电阻很小（0.010.001），而电炉电阻很大（几十、几百欧姆），串

5、联时导线生热很微小，故感觉不热。,【问题思考2】,例题解析,例题 一根60的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量？,解法1：通过电阻丝的电流 再由焦耳定律电流产生的热量 即,解法2：,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？ 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？,【拓展变化】 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？ 若电压减为一半，其他不变，则产生热量又如何？,电压相同时，适用 ， R越小，Q越大（由 知,P大的R小）。 电流相同时，适用 Q

6、=I R t ， R越大Q越大。,【想想议议】,“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？,课堂总结,1.电热的影响因素有哪些？ 2.分组实验得到的结论是什么？ 3.焦耳总结的规律是什么？公式如何? 4.应用：如何用含电压的量表述焦耳定律公式？ 5.生活中，有哪些应用或减少（防止）电热的 实例？,例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0.8A，电动机正常工作。 （1）求电动机正常工作1min所消耗的电

7、能； （2）求电动机正常工作1min所产生的内能； （3）求电动机正常工作1min所转化的机械能。,已知：U=2V, I=0.8A,R=1 ,t=1min=60s,求：,W电;Q;W机,解： W电=UIt=2V0.8A60s=96J.,Q=I2Rt=(0.8A)21 60s=38.4J,W机= W电Q=96J38.4J=57.6J,答：电动机正常工作1min所消耗的电能、产生的内能、转化的机械能分别为96J、38.4J、57.6J.,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= . 精析：串联

8、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. 全解：由于R1、R2串联在电路中，根据Q=I2Rt可得QQR1R2.当R1、R2并联在电路中，根据可得QQR2R132 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,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 （ ） A通过电炉上的电流比通过输电线上的电流大 B电炉丝的电阻比电线的电阻大得多 C电炉丝金属的比热容与输电线的比热容不同 D以上三种说法都有道理 精析

9、：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多得多，所以我们看到电炉丝热得发红，而导线却不怎么热. 全解：本题答案应选B 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,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？ 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

10、的热量必须用Q=I2Rt求，电能转化为机械能应为W-Q. 全解：电流通过电动机所做的功为：W=UIt=12V2A300s=7200J，即电动机5min消耗的电能为7200J. 电流通过线圈产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)20.5300s=600J. 电能转化为机械能的量为：W-Q.=7200J-600J=6600J. 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.,思考与练习 一、填空题 1.电热既有消极危害的一面，也有积极可利用的一面。各类 就是利用电流来加热的设备，常见的有 、 、 等 2.一个20的电阻，通过0.5A的电流2min，电阻上消耗 J的电能，释放热量 J. 3.有一种家用电熨斗的规格为“220V 300W”这种电熨斗内部电热丝的电阻是 .如果在额定电压下工作，1min内将产生 J的热量.,二、选择题 4.下列几种家用电器中不属于电热器的是 （ ） A.电炉 B.电熨斗 C.收音机 D.电烙铁,5.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（ ） A.为了用电器的美观 B.为了防止用电器漏电 C.为了防止用电器聚集热量 D.为了节约用电器的制作材料,6.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 （ ） A.电视机 B.白炽灯 C.电烙铁 D.电风扇,