134电流的热效应

1、四四 电流的热效应电流的热效应1 1. .知道知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系；电时间的定性关系；2 2. .掌握掌握焦耳定律的内容及其数学表达式；焦耳定律的内容及其数学表达式；3 3. .了解了解电功与电热的关系。电功与电热的关系。电油炸锅电油炸锅电饭煲电饭煲电熨斗电熨斗电取暖器电取暖器电烤箱电烤箱电热水器电热水器电烙铁电烙铁电热水壶电热水壶电热毯电热毯这些常见家用电器这些常见家用电器的共同特点的共同特点：1.1.电流通过各种用电器时，温度都会升高，电流通过各种用电器时，温度都会升高，这种这种现象叫做电流的热效应现象叫做电流

2、的热效应。2.2.利用利用电流的热效应工作的电器叫做电热器。电流的热效应工作的电器叫做电热器。3.3.电热器的主要组成部分是发热体，发热体电热器的主要组成部分是发热体，发热体是是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材在绝缘材料料上上制成的。制成的。优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制和调节等优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制和调节等 优点优点缺点：浪费电能，电线老化缺点：浪费电能，电线老化, ,影响用电器使用寿命影响用电器使用寿命. .电流的热效应有什么利和弊？电流的热效应有什么利和弊？电流的热效电流的热效应与哪些因应与哪些因素有关？素有关？点亮的灯泡过一会点亮

3、的灯泡过一会儿会烫手，说明什儿会烫手，说明什么？么？导线和电熨斗串联，为什么导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？说明什么？电流通过导体时产生热的多少跟电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？什么因素有关？首先焦耳猜测电流首先焦耳猜测电流I I、电阻、电阻R R、时、时间间t t三者对电流产生的热量三者对电流产生的热量Q Q的多的多少有影响，然后对电流少有影响，然后对电流I I、电阻、电阻R R、时间时间t t三者进行探究。三者进行探究。控制电流控制电流I I、时间、时间t t相同相同: :研究电阻研究电阻R R变化变化 对电热对电热Q Q的影

4、响的影响控制电阻控制电阻R R、时间、时间t t相同相同: :研究电流研究电流I I变化变化 对电热对电热Q Q的影响的影响控制电阻控制电阻R R、电流、电流I I相同相同: :研究时间研究时间t t变化变化对电热对电热Q Q的影响的影响控控制制变变量量法法探究实验用什么物理方法？探究实验用什么物理方法？电流通过导体产热电流通过导体产热, ,其中所产生的热量既看不见其中所产生的热量既看不见也摸不着如何测量呢？也摸不着如何测量呢？既看不见既看不见也摸不着也摸不着的科学量的科学量既看得见既看得见也能测量也能测量的科学量的科学量转化转化转化转化让电流产生的热让电流产生的热量被气体吸收，量被气体吸收，

5、通过通过观察气体的观察气体的热膨胀（热膨胀（观察玻观察玻璃导管内的水柱璃导管内的水柱升降升降）控制电流控制电流I I、时间、时间t t相同相同: :研究电阻研究电阻R R变化变化对电热对电热Q Q的影响的影响欧姆欧姆欧姆欧姆结论：结论：在电流在电流I I和通电时间和通电时间t t相同时，电流产生热量多少相同时，电流产生热量多少与导体的电阻大小有关，并且电阻越大电流产生热与导体的电阻大小有关，并且电阻越大电流产生热量越多。量越多。控制电阻控制电阻R R、时间、时间t t相同相同: :研究电流研究电流I I变化变化对电热对电热Q Q的影响的影响结论：结论：在电阻和通电时间在电阻和通电时间t t相同

6、时，电流产生热量多相同时，电流产生热量多少与通过导体的电流大小有关，并且电流越大电流少与通过导体的电流大小有关，并且电流越大电流产生热量越多。产生热量越多。1欧姆欧姆0相同时间内通过相同时间内通过的的电流为，移动电流为，移动0 0的的滑片滑片, ,使通过使通过电流电流为为0.50.5。比较。比较两两次所产热的多少次所产热的多少控制电阻控制电阻R R、电流、电流I I相同相同: :研究通电时间研究通电时间t t变化变化 对电对电热热Q Q的影响的影响结论：结论：在电阻和电流相同时，电流产生热量多少与通电在电阻和电流相同时，电流产生热量多少与通电时间时间t t长短有关，并且通电时间长短有关，并且通

7、电时间t t越长电流产生热量越多。越长电流产生热量越多。通电一分钟产热多通电一分钟产热多少与少与通电十分钟产通电十分钟产热多少进行比较热多少进行比较欧姆欧姆欧姆欧姆电流通过导体所产生的热量与导体的电阻电流通过导体所产生的热量与导体的电阻大小成正比，与电流的平方成正比，与通大小成正比，与电流的平方成正比，与通电时间成正比。电时间成正比。焦耳定律焦耳定律( (t)t)总结论总结论焦耳（焦耳（1818181818891889），），英国物理学家。英国物理学家。1818 1818 年年 1212月月2424日生于曼彻日生于曼彻斯特附近的索尔福德，斯特附近的索尔福德，18891889年年1010月月11

8、11日卒于塞日卒于塞尔。尔。焦耳定律的发现者焦耳定律的发现者焦耳定律的理论推导焦耳定律的理论推导电流通过纯电阻导体时所做电功电流通过纯电阻导体时所做电功W=UItW=UIt电流对纯电阻导体时所做电电流对纯电阻导体时所做电功全部转化为电热功全部转化为电热Q=W=UItQ=W=UIt对于纯电阻导体对于纯电阻导体U=IRU=IRQ=W=UIt=IRItQ=W=UIt=IRIt=I=I2 2RtRt问题问题1. 1. 灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热

9、却觉察不出来。这是为什么光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么? ?灯泡的电阻比电线灯泡的电阻比电线大得多，产生的热大得多，产生的热量更多。量更多。问题问题2. 2. 假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？这又是为什么？大功率用电器大功率用电器的电流过大，的电流过大，引起导线发热引起导线发热过多。过多。问题问题3 3、电路中负荷过大有什么危险？为什么？电路中负荷过大有什么危险？为什么？电路中负荷过大时，使电路中电流增大，按电路中负荷过大时，使电路中

10、电流增大，按Q=IQ=I2 2RtRt计计算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。显然，我们希望热量更多的集中在电炉的发热体上，显然，我们希望热量更多的集中在电炉的发热体上，而不是与电炉相连的导线上。根据今天所学的焦耳定而不是与电炉相连的导线上。根据今天所学的焦耳定律律Q=IQ=I2 2Rt Rt ，你对发热体和导线的材料有何建议？，你对发热体和导线的材料有何建议？发热体：电阻率大，熔点高发热体：电阻率大，熔点高导线：电阻率小，熔点高导线：电阻率小，熔点高请你当设计师：请你当设计师：电流热效应的利用电流热效应的利用v制电热器（要求电热丝材料电阻率大熔点高）制电热

11、器（要求电热丝材料电阻率大熔点高）v制白炽灯制白炽灯v制保险丝（要求保险丝材料电阻率大熔点制保险丝（要求保险丝材料电阻率大熔点低）低）v导线上的热损耗应尽量减少导线上的热损耗应尽量减少v家用导线一般用电阻率很小的铜导家用导线一般用电阻率很小的铜导 线。线。v高压导线又都是采用升高电压减少电高压导线又都是采用升高电压减少电 流的方法来减少热损耗。流的方法来减少热损耗。v预计未来导线可用超导体从而避免电预计未来导线可用超导体从而避免电 流在导线上的热损耗。流在导线上的热损耗。无用的电流热效应应尽量减少无用的电流热效应应尽量减少1.1.一个一个2020的电阻，通过的电阻，通过0.5A0.5A的电流的

12、电流2min2min，电阻上，电阻上消耗的电能是消耗的电能是_,_,释放热量为释放热量为_._.2.2.一个电阻通过一个电阻通过0.2A0.2A的电流的电流5min5min，电阻上产生的热，电阻上产生的热量为量为600J.600J.这个电阻的阻值是这个电阻的阻值是_ _ 3.3.一个一个200200的电阻通电的电阻通电2min2min，电阻上消耗的电能是，电阻上消耗的电能是4.54.510104 4J,J,则通过电阻的电流是则通过电阻的电流是_._.600J600J600J600J50501.37A1.37A5.5.两个电热器的电阻之比为两个电热器的电阻之比为4 43 3，通过相同的电流，通过

13、相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为在相等的时间里产生的热量之比为_；若两个电；若两个电热器的电阻相同，通过的电流之比为热器的电阻相同，通过的电流之比为1 13 3，在相等的，在相等的时间里产生的热量之比为时间里产生的热量之比为_。4 43 31 19 94.4.一个一个4040的电阻，通过的电阻，通过0.3A0.3A的电流，则通电的电流，则通电_min_min释放热量为释放热量为2160J.2160J.10106.6.当当0.20.2安的电流通过一金属线时产生的热量为安的电流通过一金属线时产生的热量为Q Q1 1，若使，若使通过的电流增加到通过的电流增加到0.40.4安时，在相同的时间内产生的热量安时，在相同的时间内产生的热量为为Q Q2 2，那么，那么Q Q2 2是是Q Q1 1的的( ( ) )A A、2 2倍倍 B B、4 4倍倍 C C、0.250.25倍倍 D D、0.50.5倍倍B B1.1.电流的热效应：电流的热效应：电