电热器_电流的热效应.ppt

三 电热器电流的热效应 外国语学校西校区物理组 问题 你知道生活中哪些家用电器是物理上说的 电热器 吗 红外燃油取暖器 电热油汀 一 电流的热效应 导体中有电流通过时导体会发热 将电能直接转化为内能 这种现象叫做电流的热效应 电热器的主要组成部分是发热体 主要利用电流热效应工作的装置称为电热器 发热体是由电阻率大 熔点高的电阻丝缠绕在绝缘材料上制成的 问题 电炉接入电路中时 电炉和电线中流过相同的电流 为什么电炉丝热得发红 而导线几乎不发热 提出问题 导体通电时产生热量的多少可能与哪些因素有关 实验方法 现象一 电炉丝通电能产生热 猜想二 电炉丝产生的热量同通电时间有关 猜想三 导体通电时产生的热量多少与导体的电阻大小有关 现象二 电炉丝通电的时间越长产生的热量越多 事实 电炉丝的材料是镍铬合金丝 导线材料是铜 猜想一 电炉丝产生的热量同电流有关 1 如何探究热量与电阻的关系 R1 5 R2 10 2 如何探究热量与电流的关系 QIRt 试验结论 结论1 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 结论2 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 结论3 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 二 焦耳定律 内容 电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比 与导体电阻成正比 与通电时间成正比 2 公式 Q热 I2Rt 3 单位 I A R t s Q J 焦耳是英国物理学家 他一生的大部分时间是在实验室里度过的 1840年 焦耳通过大量的实验终于确定了电流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 这个规律就是焦耳定律 焦耳致力于热功当量的精确测定达40年之久 他用实验证明 功 和 热量 之间有确定的关系 为热力学第一定律的建立确定了牢固的实验基础 二 焦耳定律 4 理论推导 电能全部转化为内能 Q热 I2Rt Q热 W UIt 纯电阻电路 Q热 W U2t R Pt 普适式 Q热 W 机械功 W Q 电脑CPU散热风扇 电脑显卡散热器 电脑显卡散热风扇 电脑主板新型散热风扇 电脑散热片 电脑散热装置 电脑中的散热器 电热器的优点 清洁卫生 没有污染 热效率高 可以方便地控制和调节温度 电热的危害和防止 加快散热 装风扇 加散热窗 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 一根60 的电阻丝接在36V的电源上 在5min内产生多少热量 随堂练习1 随堂练习2 两个电热器的电阻之比为4 3 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1 3 在相等的时间里产生的热量之比为 4 3 1 9 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 随堂练习3 随堂练习4 两根长度相同 粗细不等的镍铬合金电阻丝 串联以后接入电源两端 在相同的时间内电阻丝上的放热情况是 A 两根一样多B 粗的一根较多C 细的一根多D 缺少条件 无法判断 同学们再见 祝快乐每一天 提出问题 电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 做出猜想 导体的电阻导体中电流通电的时间 设计试验 控制变量法 1 如图所示的电路中 灯泡标有 3V 5W 的字样 灯泡的电阻为12欧 电源电压为18伏 当闭合 滑片P滑至中点C时 灯正常发光 当断开 闭合滑片P滑至B端时 消耗的电功率刚好为它额定功率的 求的额定电压和额定功率 2 如图所示的电路中 电源电压保持不变 当S断开时 电流表的示数为2安 这时电阻消耗的电功率为12瓦 当S闭合后 电流表的示数为3安 问 1 电阻 的阻值是多少 2 当开关S闭合后 电阻在5分钟内产生的热量是多少 问题2 1 课文前面 中为什么 觉察不出和灯相连的电线发热 2 课文前面 中的和电炉相连的电线为什么显著发热 3 由Q热 U2 R知道 额定电压相同的灯泡 额定功率越大 电阻越小 单位时间内产生的热量越多 可是按照焦耳定律Q热 I2Rt 电阻越大 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 3 如图所示电路 当滑动变阻器滑片P滑至A点时 电流表的示数为0 5安培 当P滑至中点C时 电流表的示数为0 4安培 若此时电源消耗的总电功率为5瓦特 求 1 电源的电压是多少 2 电阻的阻值是多少 3 滑动变阻器的最大阻值是多少 1 把标有 220V 40W 和 220V 15W 的甲 乙两盏灯串联接在220V电压下 则下面分析正确的是 A 两盏灯的总功率等于55WB 两盏灯的总功率小于15WC 甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率D 乙灯的实际功率大于甲灯的实际功率2 甲 乙两电炉并联在同一电源上 各有开关控制 甲炉电阻是乙炉的4倍 要两电炉产生同样多的热量则应 A 甲通电时间是乙的4倍B 乙通电时间是甲的4倍C 甲 乙通电时间一样长D 不知道额定电压无法比较 3 一个电热器电阻为R 当它两端电压为U 通过时间t消耗电能为W 若使它消耗的电能为4W 下列方法正确的是 A 电阻R不变 电压U不变 通电时间t变为原来的2倍B 电阻R减半 电压U增大1倍 通电时间t不变C 电阻R不变 电压U增大1倍 通过时间t不变D 电阻R减半 电压U不变 通电时间t不变 4 有两个灯泡 标有 6V 3W 的字样 没有标记测得电阻为 把它们串联在电路中 两灯均正常发光 那么该电路两端电压和的电功率分别是 A 12V 3WB 12V 1 5WC 9V 3WD 9V 1 5W 11 如图所示的电路 当变阻器的滑片P向b移动过程中 A 灯L功率变大 电表的示数都变小B 灯L功率变大 电表的示数变小的示数变大C 灯L功率变小 电表示数都变大D 灯L功率变小 电表的示数变小 示数变大 7 把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上若要产生相等的热量 则两种方法所需的时间之比为 A 1 1B 2 1C 1 4D 4 18 两根阻值比为的电阻丝通过的电流之比 在相同的时间内 它们所放出的热量之比为 A 1 1B 1 2C 2 1D 4 1 12 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 5 小红家的电表允许通过的最大电流是10A 她家有4个标有 220V 60W 的灯泡 1个标 220V 1000W 的热水器1台 制冷时耗电140W的电冰箱和一台耗电80W的电视机 则 A 所有用电器可以同时使用B 除热水器外其他用电器可以同时使用C 关闭电视机后其他用电器可以同时使用D 电冰箱制冷时 其他用电器不能同时使用 11 如图所示的电路 当变阻器的滑片P向b移动过程中 A 灯L功率变大 电表的示数都变小B 灯L功率变大 电表的示数变小的示数变大C 灯L功率变小 电表示数都变大D 灯L功率变小 电表的示数变小 示数变大12 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 例题 小明同学的玩具电动车上 有一微型直流电动机 小明将它接在图示的电路中 闭合开关后 移动变阻器的滑动片P 1 当v示数为0 3V时 电动机不转动 此时A示数为0 3A 求电动机线圈的电阻是多大 2 当v示数为3V时 电动机正常转动 此时A示数为0 4A 求电动机的发热功率及对外做功的机械功率 热量与电阻 R1 5 R2 10 热量与电流 R1 R2 R3 10 I1 2I2 R1 R2 R3 问题1 1 灯泡和电线串联在电路中 电流相同 灯泡热得发光 电线却不怎么热 这是为什么 2 相同的导线如果将灯泡换成大功率的电炉 电线将显著发热 甚至烧坏电线 这又是为什么 3 电熨斗 它通电的时间过长 会发生更多