2019版物理人教版选修1-1课件：1.6 电流的热效应

1、-1- 六、电流的热效应 -2- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 1.用实验探究电流通过导体时,电能转化为导体的内能的多少与 哪些因素有关,重点通过实验方法研究导体通电时发热的多少与导 体的电阻之间的关系。 2.了解电流热效应跟哪些因素有关,理解并能用焦耳定律解决一 些实际问题。 3.了解生活中应用焦耳定律的例子,了解节约电能的一些方法。 -3- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 一二 一、电阻

2、与电流的热效应 1.焦耳定律 (1)电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方、导体的电阻、通 电时间成正比。 (2)公式:Q=I2Rt,单位:焦耳,符号:J。 (3)热功率:把电热器单位时间内消耗的电能叫作热功率。 2.额定功率是指用电器正常工作时的功率,这时加在用电器两端 的电压叫额定电压,通过用电器的电流叫额定电流。 3.电流通过电动机时,电能主要转化成机械能,只有一部分转化成 内能,这时电功率大于热功率。 -4- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 一二 4.电流通过白炽灯泡时,电能几乎全部转

3、化成内能,这时电功率等 于热功率。 -5- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 一二 二、白炽灯 1.白炽灯的工作原理是利用电流的热效应,使通电的金属丝温度 升高,达到白热,从而发光。 2.以美国发明家爱迪生和英国化学家斯旺为代表的一批发明家, 发明和改进了电灯。 -6- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 一二 一、对焦耳定律的理解 1.焦耳定律是一个实验定律,它是经过大量实验总结出来的,不能 认为

4、是用电学公式推导出来的,它适用于所有电路中的发热计算。 2.对焦耳定律公式的理解:在电流和电阻相同时,热量与时间成正 比;在电阻和时间相同时,热量与电流的二次方成正比;在电流和时 间相同时,热量与电阻成正比。如串联的两个用电器由于电流是相 等的,在时间相等的情况下,谁的电阻大谁发热多,不是电阻大的阻 碍作用大而发热少。 3.应用时不论什么电路产生的热量都可以用Q=I2Rt来计算。在 纯电阻电路中电能全部转化成内能,此时消耗的电能等于发热的热 能。 -7- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 一二

5、特别提醒焦耳定律适用于所有电路发热的计算,但并不是所有电 路消耗的电能全部转化为热能,所以焦耳定律不适用于所有电路中 消耗的电能的计算。 -8- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 一二 二、电功与电热的比较 1.功是能量转化的量度,同样,电功是电能转化为其他形式的能的 量度。电热是电能转化为内能的量度。可见电功与电热是两个不 同的物理量。 电功:W=UIt 电热:Q=I2Rt 同理,电功率和热功率也是两个不同的物理量。 (1)电功率是指电流做功的功率,对某段电路来说是它消耗的总功 率,如果该电路

6、两端的电压为U,电路中的电流为I,则电功率P=UI。 (2)热功率是指在这段电路上因发热而损耗的功率,其大小决定于 通过这段导体中电流的二次方和导体电阻的乘积,即P热=I2R。 -9- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 一二 2.从能量转化角度看:电流做功,消耗电能,转化为其他形式的能, 而不一定都是内能,所以必有WQ 即IUtI2Rt 同理UII2R。 (1)对由白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、电热水器等 电热器构成的电路,电流做功全部转化为内能,故电功等于电热,电 功率等于电热功率,即

7、 W=Q或UIt=I2Rt P=P热或UI=I2R。 (2)对含有电动机、电解槽或给蓄电池充电等用电器的电路,电流 做功除将一部分电能转化为内能外,还转化为机械能、化学能等, 此时有 WQ或UItI2Rt。 -10- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 一二 特别提醒在实际使用时,电动机是不允许卡住不转动的,因为这时 电动机线圈中电流很大,电功全部转化为电热,电动机内的线圈将 很快发热烧毁。 -11- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGN

8、ANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 类型一类型二类型三 对焦耳定律的理解 【例1】 电炉通电后,电炉丝热得发红,而跟电炉连接的铜导线却 不那么热,下列说法正确的是() A.通过铜导线的电流小,所以它消耗的电能也较少 B.电炉丝和铜导线消耗的电能相同,但铜导线散热快,所以就不那 么热 C.通过电炉丝的电流大,所以它消耗的电能较多 D.铜导线电阻较小,所以它消耗的电能较少 -12- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 类型一类型二类型三 解析:电炉丝和铜导线是串联关系,故通过电炉丝的电流与通过 铜导

9、线的电流大小相等,电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于: 前者的电阻大,后者的电阻很小。根据电流通过电阻发热的公式 Q=I2Rt,在电流相同的条件下,相同的时间内,电炉丝的发热量比铜 导线上的发热量大得多。因此我们看到电炉通电后,电炉丝热得发 红而与之相连的铜导线却不那么热。 答案:D 题后反思本题是用焦耳定律来解释生活中的现象,要善于从实际 现象中抓住主要的、关键的条件:铜线和电炉丝因串联而电流相 等、通电时间相等;电炉丝的电阻远大于铜导线的电阻。 -13- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航

10、类型一类型二类型三 电功率公式的应用 【例2】 为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半,可采取的 措施是() A.保持电阻不变,使电流减半 B.保持电阻不变,使电压减半 C.保持电炉两端电压不变,使其电阻减半 D.使电压和电阻各减半 -14- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 类型一类型二类型三 答案:D 题后反思对于纯电阻电路,电功率的3个公式都适用,解题时需注 意讨论的量是电流还是电压,然后灵活选取公式。 -15- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典

11、例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 类型一类型二类型三 焦耳定律的应用 【例3】 如图所示,有一个提升重物用的直流电动机,电动机铭牌 有“电机内阻r=0.6 ”的标志。已知电路中的固定电阻R=10 ,电 路两端电压 U=160 V,电压表的示数U=110 V。根据以上数据计算: (1)通过电动机的电流。 (2)电动机的输入功率。 (3)电动机的输出功率。 -16- 六、电流的热效应ZHISHISHULI 知识梳理 DIANLITOUXI 典例透析 ZHONGNANJUJIAO 重难聚焦 目标导航 类型一类型二类型三 解析:(1)电阻R与电动机串联,所以电流相等,对于电阻R, (2)电动机的输入功率P入=IU=5110 W=550