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文檔簡介
第十五章電能與電功率第4節(jié)
探究焦耳定律學習目標1.通過實驗探究,知道通電導體放出的熱量與哪些因素有關。2.知道什么是焦耳定律。3.知道電流的熱效應在實際中的應用與控制。小唯的媽媽出門前囑咐他好好寫作業(yè),不要看電視。媽媽回來時看到他在認真學習,很高興,可是用手一摸電視的后背就發(fā)現(xiàn),小唯剛看過電視。你知道小唯媽媽是根據(jù)什么判斷的嗎?新知導入你有類似的經(jīng)歷嗎,這個故事對你有什么啟示?生活中,許多用電器接通電源后,都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。生活中,許多用電器通電后,都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。電流通過導體,導體會發(fā)熱的現(xiàn)象,叫做電流的熱效應。電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。新知學習01電流的熱效應生活中利用電流熱效應的用電器猜想假設1.電熱水壺把水燒開需要一段時間,說明什么?通電導體產(chǎn)生的熱量與通電時間有關,時間越長,產(chǎn)生的熱量越多2.電爐絲和導線串聯(lián)接入電路,通過電爐絲和導線的電流相同,為什么電爐絲熱得發(fā)紅,而導線卻幾乎不發(fā)熱?通電導體產(chǎn)生的熱量可能與導體的電阻大小有關3.電路發(fā)生短路時,電流很大,可能會引起火災?通電導體產(chǎn)生的熱量可能還與電流的大小有關02通電導體放出的熱量跟哪些因素有關怎樣判斷電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少?思考方案一:給密閉容器內(nèi)的空氣加熱,通過觀察U形管中液柱的高度差來比較導體產(chǎn)生熱量的多少。電熱液面高度差轉(zhuǎn)換法實驗裝置電流產(chǎn)生的熱量(Q放)熱傳遞盒內(nèi)空氣吸收的熱量(Q吸)熱膨脹增大的體積液面的高度差轉(zhuǎn)換方案二:利用電熱器加熱質(zhì)量相同的同種液體,通過液體溫度升高的情況,判斷通電導體產(chǎn)生熱量的多少電流產(chǎn)生的熱量(Q放)熱傳遞瓶內(nèi)液體吸收的熱量(Q吸)熱膨脹液體升高的溫度溫度計的溫度差
轉(zhuǎn)換電熱液體溫度差轉(zhuǎn)換法如果選用方案二,對于液體的選取有什么要求?為什么?因為比熱容越小,吸收同樣熱量時,液體溫度上升得快,實
驗現(xiàn)象越明顯。選用比熱容較小的液體(如煤油)
進行實驗實驗結(jié)論
在電流相同、通電時間相同的情況下,電阻越大,這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。設計實驗:電流通過導體產(chǎn)生熱量與電流的關系IAR=10ΩR=10ΩR=10ΩI1電路圖實驗器材保持電阻、通電時間相同控制變量法觀察U型管中液面高度的變化轉(zhuǎn)換法注意:右側(cè)U型管中液面高度的變化是由右側(cè)密封在容器內(nèi)的電阻絲引起的。
進行實驗實驗結(jié)論在電阻相同、通電時間相同的情況下,通過一個電阻的電流越大,這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。在電流相同、電阻相同的情況下,通電時間越長,這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。進行實驗:電流通過導體產(chǎn)生熱量與通電時間的關系實驗結(jié)論1.內(nèi)容:
電流流過導體時產(chǎn)生的熱量,跟電流的平方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比。3.單位:2.公式:
Q=I2RtΩJAs03焦耳定律想一想焦耳定律是在實驗的基礎上總結(jié)出來的,你能用電功率的公式把它推導出來嗎?Q=W=UItI=URU=IR=I2Rt歸納與小結(jié)非純電阻電路:W總>Q(W總=UIt=W外+Q)純電阻電路:W總=Q=Pt=UIt=t=I2RtU2R
焦耳定律適用于任何用電器的熱量計算,對只存在電流熱效應的電路也可用
Q=W=UIt=Pt=t來計算熱量。U2R電熱的計算:Q=I2Rt1.電熱的應用利用電熱孵化器孵小雞利用電熱蒸熟米飯04電流熱效應的應用與控制利用電熱熨燙衣服電熱器的優(yōu)點:清潔衛(wèi)生,沒有環(huán)境污染,熱效率高,還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。利用電熱使水升溫2.電熱的控制很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如:電腦運行時要用微型風扇及時散熱;電視機的后蓋有很多孔等等。探究焦耳定律課堂小結(jié)電流的熱效應1.現(xiàn)象:電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能2.實驗:探究通電導體放出的熱量跟哪些因素有關焦耳定律1.內(nèi)容:電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比。2.公式:Q=I2Rt
電熱的應用和控制1.應用:電熨斗、電飯鍋等2.防止:散熱風扇等課堂練習1.下列用電器工作時,將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是()A.電風扇B.電水壺
C.電視機
D.電動車B2.如圖是“探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與導體電阻間關系”的實驗裝置,兩個透明容器中封閉著等量的空氣,電路正確連接后,通電進行實驗過程中,下列說法正確的是()A.左邊容器電阻絲中的電流比右邊容器電阻絲中的電流大B.U形管中液面高度的變化反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少C.要保持兩個電阻絲兩端電壓相等D.通電時間相同,兩個容器中空氣吸收的熱量相同B3.在“探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關”的實驗中,某同學采用了如圖甲、乙所示的實驗裝置(兩個透明容器中封閉著等量的空氣)。下列說法正確的是()①U形管中液面高度變化主要是由液體熱脹冷縮引起的②圖甲裝置能探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻的關系③圖乙實驗過程中右邊透明容器中電阻絲阻值應該等于10Ω④用圖甲中的實驗結(jié)論能解釋“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導線幾乎不發(fā)熱”的現(xiàn)象A.①②B.②③C.②④D.③④C4.如圖所示是“探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小關系”的實驗,實驗過程中要控制________和通電時間相同,通過比較U形管中_____________,來判斷導體產(chǎn)生熱量的多少。實驗中電源電壓保持不變,為了讓導體產(chǎn)生更多熱量,使實驗現(xiàn)象更明顯,R1、R2應選擇阻值為______________(選填“5Ω和10Ω”或“10Ω和20Ω”)的兩個電阻完成實驗。電流液面高度差5Ω和10Ω解:5.一根60Ω的電阻絲接在36V的電源兩端,在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?Q=I2Rt=(0.6A)2×60W×300s=6480J答:在5min內(nèi)共產(chǎn)生6480J熱量。I=UR=36V60Ω=0.6A6.某電熱器接在220V的電源上,其電阻是100Ω,則通電8min能產(chǎn)生多少熱量?解:I=UR
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