16电流的热效应.ppt

第六节电流的热效应第六节电流的热效应目标导航目标导航1.了解电流的热效应跟哪些因素有关了解电流的热效应跟哪些因素有关2了解焦耳定律的内容、公式、单位，能了解焦耳定律的内容、公式、单位，能够用焦耳定律解决一些实际问题够用焦耳定律解决一些实际问题. (重点难重点难点点)3了解白炽灯的发光原理了解白炽灯的发光原理新知初探自学导引新知初探自学导引一、电阻与电流的热效应一、电阻与电流的热效应1电流的热效应：电流的热效应： 电流通过导体时能使导电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成体的温度升高，电能变成_2影响电流热效应的因素：通过研究导体通影响电流热效应的因素：通过研究导体通电时的发热规律这一实验可知电流热效应与电时的发热规律这一实验可知电流热效应与导体中的导体中的_、导体、导体_、_有关有关内能内能电流电流电阻电阻通电时间通电时间3焦耳定律焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量，跟内容：电流通过导体产生的热量，跟_、_、_成正比成正比(2)公式：公式：Q_，单位：，单位：_，符号：，符号：J.(3)应用：制成各种电热器，如电热水器、电应用：制成各种电热器，如电热水器、电熨斗、电热毯、保险丝等熨斗、电热毯、保险丝等电流的二次方电流的二次方导体的电阻导体的电阻通电时间通电时间I2Rt焦耳焦耳4热功率：在物理学中，把电热器在单位热功率：在物理学中，把电热器在单位时间内消耗的时间内消耗的_叫做热功率叫做热功率公式：公式：PQ/tI2R，单位：瓦，符号：，单位：瓦，符号：W.5额定功率：额定功率是指用电器正常工额定功率：额定功率是指用电器正常工作时的功率，这时加在用电器两端的电压叫作时的功率，这时加在用电器两端的电压叫_,通过用电器的电流叫通过用电器的电流叫_，电动机、电灯泡的铭牌上都标有它们的额定电动机、电灯泡的铭牌上都标有它们的额定功率功率电能电能额定电压额定电压额定电流额定电流想一想想一想1电流通过电动机和白炽灯时的电功率和电流通过电动机和白炽灯时的电功率和热功率相同吗？热功率相同吗？提示：提示：不一定不一定电流通过电动机时，电能主电流通过电动机时，电能主要转化成机械能，只有一部分转化成内能，要转化成机械能，只有一部分转化成内能，这时电功率大于热功这时电功率大于热功.电流通过白炽灯时电流通过白炽灯时,电电能全部转化成内能能全部转化成内能,这时电功率等于热功率这时电功率等于热功率.二、白炽灯二、白炽灯1白炽灯的工作原理：白炽灯利用的是电白炽灯的工作原理：白炽灯利用的是电流的流的_，使通电的金属丝温度升高，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光达到白热，从而发光2电灯的发明：以美国发明家电灯的发明：以美国发明家_为为代表的一批发明家，发明和改进了电灯代表的一批发明家，发明和改进了电灯热效应热效应爱迪生爱迪生想一想想一想220 W的白炽灯和的白炽灯和100 W的白炽灯正常工的白炽灯正常工作时谁的电阻大？作时谁的电阻大？要点探究讲练互动要点探究讲练互动对焦耳定律和热功率的对焦耳定律和热功率的理解理解学案导引学案导引1焦耳定律是理论推导出来的还是实验焦耳定律是理论推导出来的还是实验定律？定律？2焦耳定律适用于任何电路吗？焦耳定律适用于任何电路吗？1焦耳定律是一个实验定律，它是经过大焦耳定律是一个实验定律，它是经过大量实验总结出来的，它适用于任何电路中的量实验总结出来的，它适用于任何电路中的电流产生热量的计算电流产生热量的计算2对焦耳定律公式对焦耳定律公式QI2Rt的理解在电流的理解在电流和电阻一定时，热量与时间成正比；在电阻和电阻一定时，热量与时间成正比；在电阻和时间一定时，热量与电流的平方成正比；和时间一定时，热量与电流的平方成正比；在电流和时间一定时，热量与电阻成正比在电流和时间一定时，热量与电阻成正比特别提醒：特别提醒：焦耳定律是计算电热的定律，由焦耳定律是计算电热的定律，由此可以求解热功率，此可以求解热功率， 而非电功率而非电功率(2) 只要有电阻，电流通过导体时就会产生只要有电阻，电流通过导体时就会产生电热电热,其电热的多少都可以用焦耳定律求解其电热的多少都可以用焦耳定律求解 电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热炉连接的铜导线却不那么热,这是因为这是因为()A通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少也较少B电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热线散热快，所以就不那么热C通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多较多例例1D铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少少【审题指导审题指导】解答本题应从以下两点思考解答本题应从以下两点思考: (1)发热的多少取决于什么因素；发热的多少取决于什么因素；(2)电炉丝和电炉丝和铜导线的决定发热因素中相同的是什么，不铜导线的决定发热因素中相同的是什么，不同的是什么同的是什么【精讲精析精讲精析】电炉丝和铜导线是串联关系电炉丝和铜导线是串联关系,故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小，别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电流通过电阻发热的公式根据电流通过电阻发热的公式QI2Rt，在电，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多热量比铜导线上的发热量大得多因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热而与之相连的铜导线却不那么热【答案答案】D变式训练变式训练1为了使电阻丝的热功率减为原来的一半为了使电阻丝的热功率减为原来的一半,可采用可采用()A电阻不变，使电流减半电阻不变，使电流减半B更换电阻丝，使其电阻减半，保持电流更换电阻丝，使其电阻减半，保持电流不变不变C更换电阻丝，使电阻和电流都减半更换电阻丝，使电阻和电流都减半D更换电阻丝，使其电阻变为原来的更换电阻丝，使其电阻变为原来的2倍，倍，电流减半电流减半学案导引学案导引1电动机和白炽灯在电能的转化过程中有电动机和白炽灯在电能的转化过程中有何不同？何不同？2电功率是热功率吗？电功率是热功率吗？纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路和非纯电阻电路2所谓非纯电阻电路，就是电路消耗的电所谓非纯电阻电路，就是电路消耗的电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为能只有一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能，则有：其他形式的能，则有：WQ.即有即有UItI2Rt，进而得出：进而得出：UIR，所以欧姆定律不适用于非，所以欧姆定律不适用于非纯电阻电路纯电阻电路3分析非纯电阻电路时，要特别注意从能量分析非纯电阻电路时，要特别注意从能量角度出发去分析，只有能量关系清楚了，再角度出发去分析，只有能量关系清楚了，再代入计算各能量的公式，才能解决问题代入计算各能量的公式，才能解决问题例如：电动机电路其能量转化关系为：电能例如：电动机电路其能量转化关系为：电能(W)内能内能(Q)机械能机械能(E)；电能槽电路其能量转化关系为：电能电能槽电路其能量转化关系为：电能(W)内内能能(Q)化学能化学能(E)特别提醒：特别提醒：电功等于一段电路中电能转化为电功等于一段电路中电能转化为其他形式能过程中的总能量，电热是这段电其他形式能过程中的总能量，电热是这段电路中电能转化为其他形式能中转化为内能的路中电能转化为其他形式能中转化为内能的部分部分例例2 ( 2012北京四中高二检测北京四中高二检测)如图如图161所示，灯所示，灯L上标有上标有200 W，电动机上标有，电动机上标有2000 W，在，在A、B两端加上两端加上220 V电压时，灯电压时，灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作时的和电动机均正常工作，求电灯正常工作时的电阻电阻图图161【思路点拨思路点拨】解答本题的关键是判断各部解答本题的关键是判断各部分是纯电阻电路还是非纯电阻电路分是纯电阻电路还是非纯电阻电路【精讲精析精讲精析】A、B间总电流为间总电流为I，A、B间间总电压总电压U220 V，A、B间消耗的总功率间消耗的总功率P200 W2000 W2200 W由由PUI【答案答案】2 【规律总结规律总结】从能量守恒的角度分析，对从能量守恒的角度分析，对于任何一个电路，各部分消耗功率之和等于于任何一个电路，各部分消耗功率之和等于该电路消耗的总动率，本题应用了该结论和该电路消耗的总动率，本题应用了该结论和串联电路上电流相等的特点解答串联电路上电流相等的特点解答注意电动注意电动机是非纯电阻，和电灯串联后，电压分配和机是非纯电阻，和电灯串联后，电压分配和功率分配与电阻无正比关系，不能用比例法功率分配与电阻无正比关系，不能用比例法解答解答变式训练变式训练2一台直流电动机的额定电压为一台直流电动机的额定电压为U，额定功，额定功率是率是P，电动机内电枢导线的电阻为，电动机内电枢导线的电阻为R，那么，那么它正常工作时的电流是它正常工作时的电流是()A等于等于U/RB等于等于P/UC大于大于U/R D大于大于P/U 热点示例创新拓展热点示例创新拓展电功、电热率、电热的综合应用电功、电热率、电热的综合应用 经典案例经典案例(10分分)有一个直流电动机，把它有一个直流电动机，把它接入接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入；若把电动机接入2.0 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是电流是1.0 A求电动机正常工作时的输出功率多大？如果求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？动机的发热功率是多大？【审题指导审题指导】电动机转子不转时，消耗的电动机转子不转时，消耗的电能全部转化为内能，为纯电阻元件，这时电能全部转化为内能，为纯电阻元件，这时欧姆定律成立，电功率和热功率相等当电欧姆定律成立，电功率和热功率相等当电动机转动时，电动机消耗的电功率动机转动时，电动机消耗的电功率PP热热P机机，P机即为电动机的输出功率机即为电动机的输出功率P电电UI2.01.0 W2.0 W(2分分)热功率热功率P热热I2R1.020.5 W0.5 W.(2分分)由能量的转化与守恒得输出功率由能量的转化与守恒得输出功率P机机P电电P热热(2.00.5) W1.5 W(2分分)如果电动机正常工作时，转子被卡住，则电能如果电动机正常工作时，转子被卡住，则电能全部转化成内能，故其发热功率全部转化成内能，故其发热功率【答案答案】1.5 W8 W【名师点评名师点评】(1)含电动机的电路是非纯电含电动机的电路是非纯电阻电路，要注意区分电功率和热功率，电功阻电路，要注意区分电功率和热功率，电功率率P电电IU，热功率，热功率P热热I2R，机械功率，机械功率P机机P电电 P热热(2)注意电动机电路中的能量转化关系注意电动机电路中的能量转化关系