16.4__科学探究：电流的热效应】.ppt
普通中学课程标准普通中学课程标准实验教科书物理实验教科书物理1 16 6.4 4 电流的热效应电流的热效应烫手烫手不不烫手烫手why why？合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测现象:电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？根据此现象，你能提出什么问题？电流通过导体时会发热，将电流通过导体时会发热，将电能转化成内能的现象叫做叫做电流的热效应.电流的热效应利用电流热效应工作的装置，称为电热器感受生活感受生活电流的热效应电流的热效应电电流流流流过过导导体体时时，导导体体就就要要发热发热。思考？思考？产产生生的的热热量量与与哪哪些些因因素素有有关呢关呢?着火着火了！了！why why？合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测烫烫手手不不烫烫手手跟跟电流电流有关有关跟跟电阻电阻有关有关跟跟时间时间有关有关返回返回合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测演示实验演示实验实验方法实验方法 实验目的实验目的 研究电流通过导体产生的研究电流通过导体产生的热量热量跟哪些跟哪些因素因素有关有关 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使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀温度升高、体积膨胀，瓶，瓶塞上面原来一样高的液柱就会逐渐上塞上面原来一样高的液柱就会逐渐上升升.控制变控制变量法量法探究电流的热效应跟哪些因素有关探究电流的热效应跟哪些因素有关 返回返回制定计划制定计划制定计划制定计划1、为什么实验中要用煤油？用水不行吗？、为什么实验中要用煤油？用水不行吗？用水也行，只不过加热时间要长些才能从温用水也行，只不过加热时间要长些才能从温度计上读出温度值来。度计上读出温度值来。2、图、图16-16中为什么中为什么是等量的煤油，不是等量的煤油，不等量行吗？等量行吗？只有用等量的煤油，才能通过比较它们的温度只有用等量的煤油，才能通过比较它们的温度来讨论电流产生的热量，这叫来讨论电流产生的热量，这叫控制变量法控制变量法。3、图、图16-16中为什么中为什么要要把电把电阻丝阻丝串串联联，并联不行吗？，并联不行吗？串联是为了使通过它们的电流相等，研究串联是为了使通过它们的电流相等，研究产生的热量跟电阻的关系，这也是产生的热量跟电阻的关系，这也是控制控制变量法变量法。演示电阻丝电阻丝结论：结论：在电流、电阻相同时在电流、电阻相同时，通电时间，通电时间 长长 的产的产生的热量多。生的热量多。探究一：探究一：产热多少与通电时间的关系产热多少与通电时间的关系实验验证实验验证实验验证实验验证 热量与时间的关系热量与时间的关系电阻电阻R R电流电流I I相同相同结论：结论：在电阻、电流相同时，通电时间越长，煤油的温度越在电阻、电流相同时，通电时间越长，煤油的温度越，表明电流通产生的热量，表明电流通产生的热量。高高多多演示电阻丝电阻丝结论：结论：在通电时间、电阻相同时在通电时间、电阻相同时，电流，电流越越 大大 的产生的热量多。的产生的热量多。探究二：探究二：产热多少与电流大小的关系产热多少与电流大小的关系返回返回实验验证实验验证实验验证实验验证电阻电阻R通电时间通电时间t t 热量与电流的关系热量与电流的关系相同相同结论：结论：高高对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越通电电流越大，煤油的温度越 ，表明，表明电流越大产生的热量电流越大产生的热量 。多多演示电阻丝电阻丝结论：结论：在电流、通电时间相同时在电流、通电时间相同时，阻值，阻值 大大 的电阻产生的热量多。的电阻产生的热量多。探究三：探究三：产热多少与电阻大小的关系产热多少与电阻大小的关系实验验证实验验证实验验证实验验证电流电流I I通电时间通电时间t t 热量与电阻的关系热量与电阻的关系相同相同结论：结论：高高在通电是流大小为变，通电时间相同的情况下，在通电是流大小为变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越电阻越大，煤油的温度越 ，表明电阻越大，表明电阻越大，电流产生的热量越电流产生的热量越 。多多试验结论试验结论结论结论1:1:在在通电电流和电阻相同的条件下，通电电流和电阻相同的条件下，通电时间通电时间越越长长，电流产生的热量越，电流产生的热量越多多。结论结论2:2:在电阻和通电时间相同的条件下，在电阻和通电时间相同的条件下，电流电流越越大大，电流产生的热量越，电流产生的热量越多多。结论结论3:3:在通电电流和通电时间相同的条件在通电电流和通电时间相同的条件下，下，电阻电阻越越大大，电流产生的热量越，电流产生的热量越多多。根根据据电电功功公公式式和和欧欧姆姆定定律律推推导导焦焦耳耳定定律律.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返回返回得出结论得出结论得出结论得出结论电流产生热量的其他表达式电流产生热量的其他表达式当利用电流做功当利用电流做功,将电能全部转化为内能将电能全部转化为内能的为纯电阻电路。的为纯电阻电路。Q=只适用于只适用于纯电阻纯电阻纯电阻纯电阻电路电路(电能全部转化为内能电能全部转化为内能)的的情况情况UIt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灯泡和导线是灯泡和导线是串联串联，灯，灯泡的电阻大比导线的电阻大泡的电阻大比导线的电阻大第二个为什么第二个为什么第二个为什么第二个为什么干线电流等于各个支路干线电流等于各个支路的电流值和的电流值和2烫烫手手不不烫烫手手交流讨论交流讨论交流讨论交流讨论如：电熨斗、电烙铁、电炉等如：电熨斗、电烙铁、电炉等电热器电热器:主要部分主要部分发热体发热体工作原理：工作原理：电流热效应电流热效应用电来加热的设备用电来加热的设备电视机加电视机加散热窗散热窗计算机、电动机等还要加计算机、电动机等还要加风扇风扇防止：防止：电热的应用电热的应用常见的电热的应用常见的电热的应用电炉电炉电热毯电热毯热热得得快快电热水壶电热水壶电暖气电暖气电熨斗电熨斗电热器电热器水用管状电热器水用管状电热器饮水机饮水机电烤箱电烤箱各种加热器各种加热器电熨斗电熨斗热水器热水器防止电热的图片电脑中的CPU在工作时要产生热,如果过热就会损坏芯片,所以要在芯片上加装散热片和风扇.显卡的散热片设计采用涡轮风扇的设计，同时显存上贴有铝合金打造的显存散热片，利用涡轮风扇扇出的风力，为显存散热片增加了散热效果.热功率热功率电热器在单位时间内消耗的电能（即电热器在单位时间内消耗的电能（即产生的热量）叫热功率产生的热量）叫热功率PPQ/tI2R注：像电动机、电风扇这样的用电器，其消耗注：像电动机、电风扇这样的用电器，其消耗的电能主要转化为机械能，故的电能主要转化为机械能，故电功率电功率大于大于热功率热功率例例1 1：流过一根：流过一根1010欧姆的电阻丝的电流为欧姆的电阻丝的电流为 2 2安培，问这根电阻丝在安培，问这根电阻丝在3030秒内产热多少？秒内产热多少？例题例题解题格式：解题格式：解题格式：解题格式：已知：已知：求：求：解：解：答：答：电阻电阻R=10，电流，电流I=2A，时间，时间t=30s电热电热Q由焦耳定律：由焦耳定律：Q=I2Rt=2A*2A*10*30S=1200（J）这根电阻丝共产热这根电阻丝共产热1200J。例题例题例例2 2：一根：一根5050欧姆的电阻丝工作了欧姆的电阻丝工作了1010秒钟后秒钟后产生产生1.8*101.8*104 4焦耳的热量，问流过这根电阻焦耳的热量，问流过这根电阻丝的电流是多少丝的电流是多少？解题格式：解题格式：解题格式：解题格式：已知：已知：求：求：解：解：答：答：电阻电阻R=50，热量，热量Q=1.8*104J，时间，时间t=10s电流电流I由焦耳定律：由焦耳定律：Q=I2Rt所以：所以：I=（Q/Rt）1/2=（1.8*104J/（50*10S）1/2=6（A）这根电阻流过的电流为这根电阻流过的电流为6安培。安培。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4104105 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3.6103.6106 6J,J,电风扇获得的电风扇获得的机械能一定机械能一定 3.6103.6106 6J J 练习练习热热电电内内20电电内内机械机械小于小于人生无大事，做好每件小事
