(精品)三、电热器电流的热效应 (4).ppt

(1)(1)灯灯泡泡发发光光一一段段时时间间后后，用用手手触触摸摸灯灯泡泡有有什什么感觉？为什么？么感觉？为什么？(2)(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？部分有什么感觉？为什么？问题问题烫烫发热发热电流的热效应电流的热效应电流通过导体时导体发热的现象电流通过导体时导体发热的现象叫做叫做电流的热效应电流的热效应从能量转化角度看电热器：从能量转化角度看电热器：电能转化成内能电能转化成内能.一一 电流的热效应电流的热效应电热器就是根据电热器就是根据制成的制成的生活中还有哪些电热器生活中还有哪些电热器电流的热效应电流的热效应问问 题题二二 电流的热效应产生的热量与哪电流的热效应产生的热量与哪些因素有关？些因素有关？猜猜测测电流电流电阻电阻通电时间通电时间灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？烫手烫手不烫手why why？着火着火了！了！why why？家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾，家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾，这又是为什么？这又是为什么？烫烫手手不烫不烫手手家庭电路中使家庭电路中使用功率过大的用功率过大的用电器可能引用电器可能引起火灾。起火灾。灯泡接入电路中时，灯灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热热得发光，电线的发热却觉察不出来。却觉察不出来。要解释上述两个现象，我们必须研究要解释上述两个现象，我们必须研究电流产生的热量与哪些因素有关电流产生的热量与哪些因素有关.设计实验设计实验实验方法实验方法控制变量法控制变量法 实验电路图实验电路图1:怎样研究电热器怎样研究电热器电阻电阻大小对产生热量大小对产生热量多少的影响多少的影响?2:怎样研究怎样研究电流电流大小对产生热量多少的影大小对产生热量多少的影响响?3:如何定性地比较产生如何定性地比较产生热量热量多少多少?转换法转换法演示实验：演示实验：实验装置实验装置 实验目的实验目的 研究电流通过导体产生的热量跟哪些研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关因素有关 实验原理实验原理 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，瓶塞使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，瓶塞上面原来一样高的液柱就会逐渐上升上面原来一样高的液柱就会逐渐上升.电流电流产生的热量越多，液面就会上升得越高产生的热量越多，液面就会上升得越高.我我们可以通过管中液面上升的高度比较电流们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量产生的热量.观看实验装置观看实验装置观看实验装置观看实验装置实验演示过程实验演示过程在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多电流产生的热量越多.在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多产生的热量越多.进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多电流产生的热量越多.123实验分析实验分析1.1.内内容容：电电流流通通过过导导体体产产生生的的热热量量跟跟电电流流的的平平方方成成正正比比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比.2.2.公式：公式：Q=I2Rt3.3.单位：单位：I-I-安，安，R-R-欧，欧，t-t-秒，秒，Q-Q-焦焦.注意注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器的电流增加到的电流增加到3 3倍时，它产生的热量增大到倍时，它产生的热量增大到 倍倍9英国物理学家英国物理学家焦耳焦耳做了大量的实验，于做了大量的实验，于18401840年最先精确地年最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律焦耳定律.根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.纯电阻电路：纯电阻电路：纯电阻电路：纯电阻电路：WW总总总总=Q Q放放放放=PtPt=UItUIt=U U2 2/R t/R t=I I2 2RtRt非纯电阻电路：非纯电阻电路：非纯电阻电路：非纯电阻电路：WW总总总总Q Q (WW总总总总UIt UIt=WW外外外外Q Q)焦耳定律适用于任何用电器的热量计算焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热，对只存在电流热效应的电路也可用效应的电路也可用Q=W=UIt=Pt=U2/R t来计算热量来计算热量.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=WQ=W注意：例例1 1：一根一根6060 的电阻丝接在的电阻丝接在36v36v的电的电源上，在源上，在5 5分钟内共产生多少热量？分钟内共产生多少热量？分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利用焦分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量。耳定律公式计算电流产生的热量。解：解：例题例题例例2 2：某电动机上标有某电动机上标有“220V,2A220V,2A”它的线它的线圈电阻为圈电阻为5 5 ，当它正常工作一分钟后，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？到多少的机械能？解：消耗的电能为解：消耗的电能为:W:W总总=UIt=220V=UIt=220V2A2A60S=26400J60S=26400J线圈中产生的热量为：线圈中产生的热量为：Q=IQ=I2 2Rt=(2A)Rt=(2A)2 25 5 60S=1200J 60S=1200J 得到的机械能为：得到的机械能为：W W机机=W=W总总Q=26400JQ=26400J1200J=25200J1200J=25200J例题例题前面两个现象的解释前面两个现象的解释1第一个为什么第一个为什么第一个为什么第一个为什么因为灯泡和电线流过相同的电流，灯泡发光时的电阻比电因为灯泡和电线流过相同的电流，灯泡发光时的电阻比电线的电阻大得多，根据焦尔定律线的电阻大得多，根据焦尔定律Q Q=I I2 2RtRt 可知，在相同的时间可知，在相同的时间内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因此，灯泡热得发光，电线的发热却察觉不出来。此，灯泡热得发光，电线的发热却察觉不出来。第二个为什么第二个为什么第二个为什么第二个为什么大功率的用电器用电线连接在照明电炉中时，由于照明电大功率的用电器用电线连接在照明电炉中时，由于照明电路的电压是一定的，从路的电压是一定的，从P P=UIUI 可知，在电线的电阻相同的情况可知，在电线的电阻相同的情况下，跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中下，跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多。根据通过的电流大得多。根据Q Q=I I2 2RtRt 可知，在相同的时间内电流可知，在相同的时间内电流通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因此跟用电器相连的电线显著发热，有可产生的热量大得多。因此跟用电器相连的电线显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。2讨论讨论想想议议想想议议从前面学习知道，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，单从前面学习知道，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，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？产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？根据焦耳定律和欧姆定律，电流通过用电器的单位时根据焦耳定律和欧姆定律，电流通过用电器的单位时间内产生的热量为间内产生的热量为Q/t=IQ/t=I2 2R R或或Q/t=UQ/t=U2 2/R/R。其中。其中Q/t=IQ/t=I2 2R R表示通过用电器的电流相等时，用电器电阻越大，单位时表示通过用电器的电流相等时，用电器电阻越大，单位时间内产生的热量越多；间内产生的热量越多；Q/t=UQ/t=U2 2/R/R表示用电器的两端的电表示用电器的两端的电压相等时，用电器电阻越小，单位时间内产生的热量越多。压相等时，用电器电阻越小，单位时间内产生的热量越多。因此，两者是不矛盾的。因此，两者是不矛盾的。焦耳定律是反映电流的焦耳定律是反映电流的 效应的规律，效应的规律，即即 能转化为能转化为 的规律。的规律。一电炉的电阻是一电炉的电阻是100 100 ，通电时间，通电时间1010秒钟产生的热量为秒钟产生的热量为4 410105 5J,J,通过这个电炉的电流是通过这个电炉的电流是 A A电流通过电风扇做功时，电流通过电风扇做功时，能转化为能转化为 能能和和 能，如果电流做功能，如果电流做功3.63.610106 6J,J,电风扇获得的电风扇获得的机械能一定机械能一定 3.63.610106 6J J 练习练习如图所示，电源电压为如图所示，电源电压为220V,且保持不且保持不变，变，R为为“220V,25W”的电烙铁，的电烙铁，L为为“220V,40W”的灯泡，求的灯泡，求（1）当）当S闭合闭合时，电烙铁在时，电烙铁在1min内产生的热量；内产生的热量；（2）当）当S断开时，电烙铁在断开时，电烙铁在1min内产内产生的热量。生的热量。220V练习练习 焦焦耳耳在在18181818年年1212月月2424日日生生于于英英国国曼曼彻彻 斯斯特特，他他的的父父亲亲是是一一个个酿酿酒酒厂厂主主.焦焦耳耳自自幼幼跟跟随随父父亲亲参参加加酿酿酒酒劳劳动动，没没有有受受过过正正规规的的教教育育。青青年年时时期期，在在别别人人的的介介绍绍下下，焦焦耳耳认认识识了了著著名名的的化化学学家家道道尔尔顿顿.道道尔尔顿顿给给予予了了焦焦耳耳热热情情的的教教导导.焦焦耳耳向向他他虚虚心心的的学学习习了了数数学学、哲哲学学和和化化学学，这这些些知知识识为为焦焦耳耳后后来来的的研研究究奠奠定定了了理理论论基基础础.1840.1840年年，焦焦耳耳把把环环形形线线圈圈放放入入装装水水的的试试管管内内，测测量量不不同同电电流流强强度度和和电电阻阻时时的的水水温温.通通过过这这一一实实验验，他他发发现现：导导体体在在一一定定时时间间内内放放出出的的热热量量与与导导体体的的电电阻阻及及电电流流强强度度的的平平方方之之积积成成正正比比.四四年年之之后后，俄俄国国物物理理学学家家楞楞次次公公布布了了他他的的大大量量实实验验结结果果，从从而而进进一一步步验验证证了了焦焦耳耳关关于于电电流流热热效效应应之之结结论论的的正正确确性性.因因此此，该该定定律律称称为为焦焦耳耳楞楞次次定定律律.焦焦耳耳活活到到了了七七十十一一岁岁.1889.1889年年1010月月1111日日，焦焦耳耳在在索索福福特特逝逝世世.后后人人为为了了纪纪念念焦焦耳耳，把把功功和和能能的的单单位定为焦耳位定为焦耳.back两个相同的烧瓶中装满煤油两个相同的烧瓶中装满煤油分别放入电阻不同的电阻丝分别放入电阻不同的电阻丝通电后导管中的煤油上升通电后导管中的煤油上升back