我的课件 电流的热效应ppt

第十六章电功与电功率第四节科学探究电流的热效应温故知新1、电流做功的过程，实质是能转化为能。2、电动机工作过程能转化为能；蓄电池充电过程能转化为能；电炉工作过程能转化为能；电灯工作过程能转化为能；家庭电路中的用电器哪些是把电能转化为内能的？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？——电能转化为内能电流的热效应导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应。利用电流做功将电能转化为内能的装置，统称为电热器。电流还具有磁效应和化学效应思考：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，会产生更多的热量，一不小心，就会损坏衣料。这又是为什么？电阻不同电流不同时间不同提出问题电流通过电热器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••••••••••设计实验控制变量法热量与电阻R1=5ΩR2=10Ω热量与电流R1=R2=R3=10ΩI1=2I2R1R2R3目标：在电流相同、电阻不同时，产生电热的效果如何呢？思考：①实验设计中，怎样保证电流等大？②用什么仪器反映产生热量的多少？【演示实验1】①电阻串联时电流相同。②电阻丝放入盛有煤油的烧瓶中，通电后，温度升高，液体膨胀，液面升高。请回答：①看到了什么现象？②说明了什么结论？现象：I相同时，R大的一边液面升的高，即升温快。结论1：在电流和时间相同时，电阻越大产生的热量越多。思考：①此时，哪个电流小？为什么？②并联分流的电阻为什么要放在盒子外面?让相同的电阻，流过不同的电流，看效果会如何呢？【演示实验2】I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1①右边的发热器热量少，因为并联的电阻分去一半的电流。②不让它产生的热量影响盒内的温度。看到了什么现象？说明了什么结论？①电流I大的液面升高快，即产生的热量Q多。②结论：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。【跟踪思考】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。焦耳定律英国物理学家焦耳通过大量的实验，于1840年精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。2QIRt通过导体的电流单位：安（A）导体的电阻单位：欧（Ω）通电时间单位：秒（S）电流所产生的热量，简称“电热”单位：焦耳（J）电热与电功的关系请比较电炉与电风扇的的工作特点纯电阻电路：非纯电阻电路：纯电阻电路中焦耳定律的推导；Q=W=Pt=UIt=IR×It=I²Rt像电炉这种只把电能转化内能的用电器。Q=W像电风扇这种把电能主要转化为其它形式的能，少部分电能转化为内能的用电器。QWUItWQ电热：即电能全部转化为热能，电功等于电热在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等）IRU欧姆定律：RtI2Q电热：在非纯电阻电路中，（如电动机）电能大部分转化为机械能，但不可避免的一小部分转化为热能。UItW电功：tRUtUIt22RIQW结论：tRIQ2电热：WQUIR（欧姆定姆不适用）应该是W=E机+Q电热和热功率1.电热:电流通过导体产生的热量RtI2Q焦耳定律：2.热功率:单位时间内电流通过导体产生的热量表达式：P热=I2R如：白炽灯的功率越大则越亮Q=I2Rt与W=IUt的区别①在纯电阻电路中，这两个公式是通用的。把电能只转化为内能②在非纯电阻电路中，W=IUt公式求得的是总消耗的电能；Q=I2Rt公式求得的是在总电能中部分转发为内能的能量即：WQ【拓展变化】①若电阻丝截短一半，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？②若电压减为一半，其他不变，则产生热量又如何？“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？电热的利用2、电热器的发热体：1、电热器：3、电热器的优点：①电热饮水机②电熨斗③电烙铁④电烤箱⑤电热孵化器⑥电热水器电阻大、熔点高污染小、使用方便电热的危害和防止2003年2月3日凌晨5时许，兰州城关区鱼池口拱星墩后街144号发生一起火灾，78岁的王玉花老人用劣质电热毯取暖时，因温度过高引燃被褥，当场被烧死，经济损失2000多元，着起的大火在当天上午9时许才被扑灭；2003月15日上午9时许，兰州市农民巷老四川菜馆因房顶内电线短路引发大火，整个菜馆毁于一旦。随着家用电器的增多，家庭火灾发生率也急剧攀升。2004全国城市居民家庭火灾发生2．2万起，死亡673人，伤945人。（南陵日报）典型例题解析【例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝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间均相同时，电流产生的热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电阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多.【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时，一秒钟消耗的电能为____J，产生的热量为___J.3800200Q=I2Rt=(0.6A)2×60W×300s=6480J一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?答:在5min内共产生6480J热量。解:【例3】I===0.6AUR36V60Ω有一电动机，它正常工作时的电阻为5Ω，电流为5A，正常工作的电压为220V，通电10min，电动机消耗的电能为多少？产生的热量为多少？有多少电能转化为机械能？例题4解：消耗的电能：W=UIt=220V×5A×600s=6.6×105J电热Q=I2Rt=(5A)2×5Ω×600s=7.5×104J转化为的机械能：E机=W－Q=6.6×105J－7.5×104J=5.85×105J额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，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?想想议议答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。(1)列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等(2)列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机外壳有许多散热片在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？根据公式P=I2R可知，在电流相等时，电阻越大，电功率越大。导线相互连接的位置接触电阻比较大，因而电能转化为热的功率也较大，造成此处比别处更容易发热，加速老化甚至引起火灾答：有三个用电器，其中一个为“220V，60W”的电风扇，一个为“220V，60W”的白炽灯，另一个是“220V，60W”的电热器，都在额定电压下工作相同的时间，比较这三个用电器产生的热量是[]A.电风扇最多.B.白炽灯最多.C.电热器最多.D.都一样.C在如图9-3-1所示的电路的方框内有一种发热装置，它是由三段阻值相同的电热丝组成，这个发热装置的电路与方框外的电路相连接.当开关S掷到A点时为高温，掷到B点时为低温(电源电压不变)，且在相同时间内，高温时产生的热量是低温时产生的热量的2倍，试在方框内画出它的电路图.图9-3-1答案I额=P额/U额=1000/220A≈4.5A例：规格为“220V，1000W”的电炉，求：1.电炉正常工作时，通过电阻丝的电流2.电炉的电阻2.电炉的电阻：R=U额2/P额=2202/1000Ω解：1.由P=UI知，电炉正常工作时：=48.4Ω例4．加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（）A．PB．U2/rC．P2r/U2D．P-P2r/U2非纯电阻电路中计算电功率只能用P=UI，热功率只能用P热=I2R所以正确的是（C）图中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点a，b之间的电阻是R，在a，b之间加上电压U，测得流过这电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是()A.I2RB.U2/RC.UID.I2R+UI一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为（）A．U＝4VB．U=8VC．E＝16JD．E=32J答案：BD为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，应该采用的措施是（）A.使电流减半B.电压减半C.使电炉的电阻减半D.使电压和电炉的电阻各减一半。1.电流通过导体时产生的热量跟__________成正比，跟导体的____成正比，跟__________成正比，这个规律叫做焦耳定律，数字表达式是_______.2.电热器是利用电流的__效应制成的，它的主要部件是______.电流流过电热器所做的功全部用来产生____.3.有两根金属电阻丝，电阻分别为5Ω和15Ω，将它们串联后接在一个电源两端，它们的电压之比为_____，在相同的时间内产生的热量之比为______；如果将它们并联同一电源两极间，通过它们的电流之比为____，在相等的时间内产生的热量之比为____.电流的平方电阻通电的时间Q=I2Rt热发热体热量1∶31∶33∶13∶1当堂检测4.在两根横截面积相同、长度不同的镍铬合金线两端分别加上相同的电压，那么下列说法中正确的是()A.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多B.短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多C.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较少D.短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内产生的热量较少5.一根电阻丝接在电压U=5V的电源上，在1s内产生的热量是2J，要让该电阻(其电阻大小恒定不变)产生8J的热量，可采用的办法是()A.使电源电压变为10V，通电时间仍为1SB.使电源电压仍为5V，通电时间变为2SC.使电源电压变为20V，通电时间变为SD.使电源电压变为10V，通电时间变为2SCA216.研究焦耳定律的实验装置如图9-3-4所示，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值比乙瓶中的电阻大.实验分三步进行，其中第一步为：接通电路一段时间，比较甲、乙两瓶中的煤油哪个上升得高，这一步是在什么情况下研究热量跟哪个物理量的关系?()A.是在通电时间相同的情况下，研究热量跟电流的关系B.是在电流相同的情况下，研究热量跟通电时间的关系C.是在电流相同但电阻不同的情况下，研究热量跟通电时间的关系D.是在电流和通电时间相同的情况下，研究热量跟电阻的关系D7.如图9-3-5所示，a、b相同容器中分别装有相同质量的水，水中的电阻丝的阻值分别为R1和R2，且R1＜R2，则闭分开关S后，a、b容器中水温上升较快的是()A.a容器中的水B.b容器中的水C.a、b容器中的水温上升的快慢一样D.无法判断B图9-3-58、有一个电阻值可任意选取电源，有若干根电阻相同的电阻丝，现将1根电阻丝接在电压为U的电源上，1min内电阻丝产生的热量为Q现想要使电阻丝产生的热量为3Q，可采取什么方法？（至少写出二种）9、把两个阻值为R1＝6Ω，R2＝9Ω的电阻串联在电路中，通电相同时间时，R1，R2上产生