15.3電熱器電流的熱效應(yīng)

(1)燈泡發(fā)光一段時間后，用手觸摸燈泡，有什么感覺？為什么？

(2)電風(fēng)扇使用一段時間后，用手觸摸電動機(jī)部分有什么感覺？為什么？問題：15.3、電熱器電流的熱效應(yīng)一、電熱器1.電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體會發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。2.能量轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能3.利用電流熱效應(yīng)工作的裝置叫做電熱器飲水機(jī)電暖氣電熱油汀“熱得快”電爐電熱毯家庭中常見的電熱器：電爐是通過銅導(dǎo)線接入電路中的。通電時，電爐絲發(fā)熱而銅導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱，這說明了什么？電流通過導(dǎo)體會發(fā)熱是因為導(dǎo)體存在電阻一、電熱器1.電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體會發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。2.能量轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能3.利用電流熱效應(yīng)工作的裝置叫做電熱器4.電熱器的主要組成部分：發(fā)熱體（電阻）發(fā)熱體均是由

電阻率大、熔點高

的材料做成的?；顒?5.3探究影響電流熱效應(yīng)的因素問題電流通過電熱器所產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)？猜想電熱器只有在通電時才發(fā)熱，且電流越大，產(chǎn)生的熱量越多，那么它們產(chǎn)生的熱量是否與電流的大小有關(guān)呢？電爐是通過銅導(dǎo)線接入電路中的。通電時，電爐絲發(fā)熱而銅導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱，它們產(chǎn)生的熱量是否與電阻有關(guān)？猜想電流通過電熱器產(chǎn)生的熱量可能與許多因素有關(guān)①電阻R、②電流I、③通電時間t

實驗方法

控制變量法可以控制其他變量不變，先研究電熱器發(fā)出熱量與電阻R的關(guān)系，再研究它與電流I的關(guān)系，最后研究與通電時間t的關(guān)系。

二、影響電流熱效應(yīng)的因素1、研究方法：控制變量法設(shè)計實驗怎樣比較通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少？怎樣比較通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少？方法一電熱絲發(fā)熱，點燃火柴優(yōu)點：⑶實驗時間短，操作簡便。⑵器材簡單，容易準(zhǔn)備；現(xiàn)象容易受火柴、放置位置、環(huán)境（如空氣流動）等因素的干擾；方法二電熱絲發(fā)熱使煤油溫度升高和膨脹⑴現(xiàn)象直觀、精確；⑵受環(huán)境干擾較少。缺點：⑴現(xiàn)象直觀、明顯；缺點：優(yōu)點：⑶實驗時間稍長。⑵器材復(fù)雜，準(zhǔn)備較難；⑴現(xiàn)象較細(xì)微，遠(yuǎn)處不便看；設(shè)計實驗1.怎樣比較通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少？如果將一段電阻絲浸沒在一定質(zhì)量的液體（如煤油）中（圖15—10），通電時電阻絲產(chǎn)生的熱量被液體吸收，液體的溫度就會升高。導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多，液體吸熱后溫度的升高也越大。因此，我們就可以通過比較相等質(zhì)量的同種液體溫度的升高來比較電阻絲發(fā)熱量的多少。圖15—10二、影響電流熱效應(yīng)的因素1.研究方法：控制變量法2.實驗中，通過比較相等質(zhì)量的同種液體溫度的變化來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。2.要研究通電導(dǎo)體電阻的大小對產(chǎn)生熱量的影響，如何研究通電導(dǎo)體電阻的大小對產(chǎn)生熱量的影響？使什么因素不同？控制什么因素相同？如何設(shè)計？可以選擇兩個不同阻值的電阻絲。實驗時，需控制通過兩個電阻絲的電流大小_____(相等∕不相等)，為此，可以將它們______(串聯(lián)∕并聯(lián))在電路中。此外還應(yīng)當(dāng)控制它們的通電時間相等。相等串聯(lián)設(shè)計實驗3.要研究導(dǎo)體中電流的大小對產(chǎn)生熱量的影響，如何研究導(dǎo)體中電流的大小對產(chǎn)生熱量的影響？使什么因素不同？控制什么因素相同？如何設(shè)計？應(yīng)該使電阻絲的阻值_____(改變∕不變),而使通過電阻絲的電流大小_____(改變∕不變)。實驗時，只要調(diào)節(jié)串聯(lián)在電路中的滑動變阻器，就可以改變電路中電流的大小。不變改變進(jìn)行實驗1.按圖15—11所示的電路圖連接實驗電路，通電一定時間后切斷電源，分別觀測不同電阻絲所在液體溫度的變化。2.保持通電時間相同，調(diào)節(jié)滑動變阻器改變通過電阻絲的電流大小，觀測其中一根電阻絲(如R1)所在液體溫度的變化。3.延長通電時間，觀測液體溫度的變化。圖15—11探究通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電阻R的大小關(guān)系

實驗發(fā)現(xiàn)：

實驗結(jié)論：

在電流_____(相同/不同)的情況下，電阻____(大/小)的那個電阻圈中的溫度計示數(shù)上升快。這說明在電流、通電時間相同時，阻值____(大或小)的電阻產(chǎn)生的熱量多。

相同大大____中的溫度計示數(shù)上升得快

乙R1＜R2探究通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電流I的大小關(guān)系

實驗發(fā)現(xiàn)：

實驗結(jié)論：

在研究電流大小對產(chǎn)生熱量多少的影響時，使電路中的電流變大，則溫度計的示數(shù)上升得____(快/慢)

。這說明在電阻、通電時間相同時，電流較___(大或小)時產(chǎn)生的熱量多。

快大當(dāng)電路的電流為小電流時溫度計的示數(shù)上升得___(快/慢)

慢當(dāng)電路的電流為大電流時溫度計的示數(shù)上升得___(快/慢)

快探究電熱器產(chǎn)生熱量與通電時間t的關(guān)系

在電阻和電流的大小不變時，通電時間越長，煤油溫度越高，產(chǎn)生的熱量就越多。（理由：通電時間越長消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能越多，產(chǎn)生的熱量越多。）電流通過電阻絲時產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體本身的______、通過導(dǎo)體的_____以及__________有關(guān)。導(dǎo)體的______越大、通過導(dǎo)體的______越大、通電的時間越長，電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量越多電阻電流通電時間實驗結(jié)論電阻電流焦耳定律英國物理學(xué)家焦耳通過大量的實驗研究發(fā)現(xiàn)了上述規(guī)律，并于1840年精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間之間的規(guī)律，即焦耳定律。

內(nèi)容：電流流過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時間成正比，這就是著名的焦耳定律內(nèi)容。二、影響電流熱效應(yīng)的因素1.研究方法：控制變量法2.實驗中，通過比較相等質(zhì)量的同種液體溫度的變化來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。3.電流流過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時間成正比公式：Q＝I2Rt(定義式)單位：I—安R—歐t—秒Q—焦4.電功與與電熱的關(guān)系（W與Q的關(guān)系）

（1）純電阻電路（電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）（2）非純電阻電路（電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能）5.功率之間的關(guān)系()（1）純電阻電路（電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）（2）非純電阻電路（電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能）【例題1】：某某電熱器電阻絲的電阻是2歐，當(dāng)1安的電流通過時，1分鐘產(chǎn)生的熱量是多少焦？

解：Q＝I2Rt

＝(1A)2

×

2Ω×60s＝120J答：1分鐘產(chǎn)生的熱量是120J【例題2】：某電熱器正常工作時電阻絲的電阻為55Ω，接入220V的電路中，在20min內(nèi)產(chǎn)生了多少熱量？

解：通過電熱器電阻絲的電流強(qiáng)度為：Q＝I2Rt

＝(4A)2

×

55Ω×20×60s＝1.056×106J電熱器在20min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為：答：電熱器在20min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是1.056×106J【例題3】：一臺電動機(jī)正常工作時線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2歐，線圈中的電流為10A，若這臺電動機(jī)正常工作1s鐘。求：(1)消耗的電能W；(2)產(chǎn)生的熱量Q。

已知：電動機(jī)U＝380VI＝10AR＝2Ωt=1s求：(1)W

(2)Q(2)Q＝I2Rt＝(10A)2×2Ω×1s＝200J答：消耗的電能是3800J；

產(chǎn)生的熱量是200J。解：(1)W＝UIt＝380V×10A×1s＝3800J生活·物理·社會計算機(jī)中的散熱器生活·物理·社會問題思考:

1.為什么家用電器連續(xù)作用較長時間后，要停用一會兒？2.為什么家用電器長期停止使用時，隔一段時期又要通電？3.電熱現(xiàn)象的應(yīng)用和防止應(yīng)用舉例：防止舉例：用電器使用不當(dāng)時，電熱會產(chǎn)生哪些危害？電線中電流過大時，用電器是采取哪些措施防止電熱的危害的？（1）有的電動機(jī)里裝有風(fēng)扇；（2）電視機(jī)、收音機(jī)機(jī)殼上有散熱窗等；(1)電熱會使絕緣材料迅速老化，甚至燃燒起火；(2)有些用電器，如不采取散熱措施，會被燒壞。3.電熱現(xiàn)象的應(yīng)用和防止應(yīng)用舉例：防止舉例：4.討論：電功W和電熱Q是什么關(guān)系？電功W≥電熱說明：焦耳定律是實驗定律，焦耳定律適用于計算由于電阻存在，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分能量即電熱。沒有電阻，就不產(chǎn)生電熱！5.思考：電熱器中的發(fā)熱體用什么樣的材料制成？發(fā)熱體材料特點：電阻率高、熔點高你學(xué)到了什么？1.電熱器：將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置2.發(fā)熱體材料特點：電阻率高、熔點高3.電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。電流熱效應(yīng)是普遍的。4.電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，與電流的平方成正比、與導(dǎo)體的電阻成正比、與通電時間成正比。公式：Q＝I2Rt5.對于電動機(jī)：W＝W機(jī)＋Q（P＝P機(jī)＋P熱）6.對于純電阻：Q＝W＝UIt＝I2Rt＝U2t/R＝Pt純電阻電路：就是將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。如：電熱器電熱器的比其他加熱器有哪些優(yōu)點？同學(xué)們，思考后，討論一下這個問題！(1)清潔衛(wèi)生；(2)幾乎沒有環(huán)境污染；(3)熱效率高；(4)可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。本課小結(jié)一、知道電流的熱效應(yīng)；知道一般電熱器的發(fā)熱原理；會對一些家庭電熱器進(jìn)行簡單的計算。電流熱效應(yīng)、電熱器發(fā)熱原理、二、探究決定電熱的因素、理解并正確運用焦耳定律電熱與什么因素有關(guān)、焦耳定律、公式、單位；簡單的家用電熱器的計算。焦耳定律的適用條件、電熱的計算作業(yè)：1