第四节科学探究：电流的热效应 (2)

1、电流通过导体时电能转电流通过导体时电能转化成内能（热能）化成内能（热能）这些用电器工作时的共这些用电器工作时的共同点是什么同点是什么? ?电热毯电热毯电熨斗电熨斗 电流通过导体时电能转化为电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。内能的现象叫做电流的热效应。电炉电炉现象一、现象一、 灯泡通电后灯泡通电后, ,在刚开始通电不是很热在刚开始通电不是很热, ,可过可过了一会就很热。了一会就很热。现象二、通电后电阻丝热的发红而电源线温度没有太现象二、通电后电阻丝热的发红而电源线温度没有太 大的变化。大的变化。电流I，电阻R，通电时间t现象三、电饭锅的通电后必需按下加热（煮饭现象三、电饭锅的通

2、电后必需按下加热（煮饭) )按钮按钮 开关才能煮熟饭。开关才能煮熟饭。 控制电流控制电流I、时间、时间t相同相同:研究电阻研究电阻R变变化化 对电热对电热Q的影响的影响控制电阻控制电阻R、时间、时间t相同相同:研究电流研究电流I变变化化对电热对电热Q的影响的影响控制电阻控制电阻R、电流、电流I相同相同:研究时间研究时间t变化变化对电热对电热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？电流通过导体产生热量电流通过导体产生热量, ,其中所产生的热量既看其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？不见也摸不着，如何测量呢？既看不见也既看不见也摸不着的科摸不着的

3、科学量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液体吸收，量被液体吸收，通过观察液体的通过观察液体的热膨胀（观察玻热膨胀（观察玻璃导管内的液柱璃导管内的液柱升降）来测量。升降）来测量。控制电阻控制电阻R、电流、电流I相同相同:研究通电时间研究通电时间t变化变化 对电热对电热Q的影响的影响结论：结论：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越通电时间越长，煤油的温度越 ，表明电流产，表明电流产生的热量越生的热量越 。每隔一分钟记录一每隔一分钟记录一下温度计的示数下温度计的示数高高

4、多多控制电阻控制电阻R、时间、时间t相同相同:研究电流研究电流I变化变化对电对电热热Q的的影响影响结论：结论：对同一电阻丝，在通电时间相同的情况对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越下，通电电流越大，煤油的温度越 ，表明电，表明电流越大，电流产生的热量越流越大，电流产生的热量越 。 相同时间内通过相同时间内通过R的电流为的电流为，移动，移动R0的滑片的滑片,使通过使通过R的电流为的电流为0.5。比较。比较R两次两次所产热的多少所产热的多少高高多多控制电流控制电流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的影响的影响结论：结论

5、：在通电电流大小不变，通电时间相同的在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越情况下，电阻越大，煤油的温度越 ，表明电，表明电流越大，电流产生的热量越流越大，电流产生的热量越 。 高高多多 电流通过导体产生的热量跟电流的二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，跟通次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。电时间成正比。焦耳定律焦耳定律 历史上，英国物理学家焦耳做了大量历史上，英国物理学家焦耳做了大量的实验，探究电流产生的热量跟电流的大的实验，探究电流产生的热量跟电流的大小、导体的电阻以及通电时间的关系，他小、导体的电阻以及通电时间的关系，

6、他于于1840年最终发现：年最终发现：焦耳定律焦耳定律 1内容：内容：电流通过导体产生的热量跟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。比，跟通电时间成正比。2公式：公式：Q = I2Rt 焦耳（焦耳（James Prescott Joule，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 年最先精确地确定了电年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电流产

7、生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。时间的关系。3.3.单位：单位：I- -安，安，R- -欧，欧， t- -秒，秒，Q- -焦。焦。Q = W = UIt = I2Rt根据欧姆定律根据欧姆定律U = IR又又 W = UIt，若电流做的功全部用来产生热量即若电流做的功全部用来产生热量即Q=W注意：焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用以下公式来只存在电流热效应的电路也可用以下公式来计算热量。计算热量。R RU U2 2tRUPtUItWQ2 【例【例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，

8、而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热，这是为什么连接着铜导线却不怎么热，这是为什么? 电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当两导体中电流和通电时可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。【例

9、【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈，线圈的电阻为的电阻为2 ，通过线圈的电流为，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时，这台电动机正常工作时，一秒钟消耗的电能为一秒钟消耗的电能为 J，产生的热量为，产生的热量为 J。3800200典例精析典例精析【例【例3】一根】一根60的电阻丝接在的电阻丝接在36V的电源上，在的电源上，在5min内共产生多少热量？内共产生多少热量？答：答： 5min内共产生的热量是内共产生的热量是6480J。一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关 当电流、导体的电阻一定时，通电时间越当电流、导体的电阻一定时，通电时间越长，产生的热量就越多；长，产生的热量就越多；