第四節(jié)：電流的熱效應(yīng)

1、第四節(jié) 科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)下列用電器在工作時有什么共同特點？下列用電器在工作時有什么共同特點？電油炸鍋電油炸鍋電飯煲電飯煲電熨斗電熨斗電取暖器電取暖器電烤箱電烤箱電熱水器電熱水器一、這些常見家用電器一、這些常見家用電器的共同特點的共同特點：1.1.定義：電流通過導(dǎo)體時把定義：電流通過導(dǎo)體時把電能電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能的現(xiàn)象的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)叫做電流的熱效應(yīng)。2.2.利用利用電流的熱效應(yīng)工作的電器叫做電熱器。電流的熱效應(yīng)工作的電器叫做電熱器。3.3.組成：主組成：主要組成部分是要組成部分是發(fā)熱體發(fā)熱體 發(fā)熱體的材料：發(fā)熱體的材料：電電阻率大、熔點高的電阻率大、熔點高的電阻絲阻絲。優(yōu)點：

2、清潔、無污染、熱效率高，便于控制和調(diào)節(jié)等。優(yōu)點：清潔、無污染、熱效率高，便于控制和調(diào)節(jié)等。缺點：浪費電能，造成電線老化缺點：浪費電能，造成電線老化, ,影響用電器使用壽命。影響用電器使用壽命。二、電流的熱效應(yīng)有什么利和弊？二、電流的熱效應(yīng)有什么利和弊？電流的熱效電流的熱效應(yīng)與哪些因應(yīng)與哪些因素有關(guān)？素有關(guān)？點亮的燈泡過一會兒會點亮的燈泡過一會兒會燙手，說明什么？燙手，說明什么？導(dǎo)線和電熨斗串聯(lián)，為什么導(dǎo)線和電熨斗串聯(lián)，為什么電熨斗很熱而導(dǎo)線并不是很電熨斗很熱而導(dǎo)線并不是很熱？說明什么？熱？說明什么？三、電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱三、電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少跟哪些因素有關(guān)？量的多少跟哪些因素有關(guān)？

3、首先猜測首先猜測: :電流電流I I、電阻、電阻R R、時間、時間t t三者對三者對電流產(chǎn)生的熱量電流產(chǎn)生的熱量Q Q的多少有影的多少有影響，然后進(jìn)行探究。響，然后進(jìn)行探究。控制電流控制電流I I、時間、時間t t相同相同: :研究電阻研究電阻R R變變化化 對電熱對電熱Q Q的影響的影響控制電阻控制電阻R R、時間、時間t t相同相同: :研究電流研究電流I I變化變化對電熱對電熱Q Q的影響的影響控制電阻控制電阻R R、電流、電流I I相同相同: :研究時間研究時間t t變化變化對電熱對電熱Q Q的影響的影響控控制制變變量量法法實驗用什么物理方法？實驗用什么物理方法？電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱電流

4、通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱, ,其中所產(chǎn)生的熱量既看不其中所產(chǎn)生的熱量既看不見也摸不著，如何測量呢？見也摸不著，如何測量呢？既看不見既看不見也摸不著也摸不著的科學(xué)量的科學(xué)量既看得見既看得見也能測量也能測量的科學(xué)量的科學(xué)量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化讓電流產(chǎn)生的熱讓電流產(chǎn)生的熱量被煤油吸收，量被煤油吸收，通過通過觀察溫度計觀察溫度計的求數(shù)來判斷產(chǎn)的求數(shù)來判斷產(chǎn)生熱量的多少。生熱量的多少。點點 擊擊 播播 放放（1 1）研究通電時間）研究通電時間t t變化變化 對電熱對電熱Q Q的影響的影響結(jié)論：結(jié)論：其它條件相同時，通電時間越長電流產(chǎn)生熱量越多。其它條件相同時，通電時間越長電流產(chǎn)生熱量越多。每隔一分鐘記錄一每隔一分鐘記

5、錄一下溫度計的示數(shù)下溫度計的示數(shù)（2 2）研究電流）研究電流I I變化變化對電熱對電熱Q Q的影響的影響結(jié)論：結(jié)論：其它條件相同時，電流越大產(chǎn)生熱量越多。其它條件相同時，電流越大產(chǎn)生熱量越多。相同時間內(nèi)通過相同時間內(nèi)通過R R的電流為的電流為，移動，移動R R0 0的滑片的滑片, ,使通過使通過R R的電流為的電流為0.50.5。比較。比較R R兩次兩次所產(chǎn)熱的多少所產(chǎn)熱的多少（3 3）研究電阻）研究電阻R R變化變化對電熱對電熱Q Q的影響的影響結(jié)論：結(jié)論：其它條件相同時，導(dǎo)體的其它條件相同時，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生熱量越多。電阻越大，產(chǎn)生熱量越多。電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電流通過導(dǎo)體

6、所產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻成正比，與電流的平方成正比，電阻成正比，與電流的平方成正比，與通電時間成正比。與通電時間成正比。焦耳定律焦耳定律( (t t) )四、總結(jié)論四、總結(jié)論焦耳（焦耳（1818181818891889），），英國物理學(xué)家。英國物理學(xué)家。18181818年年 1212月月2424日生于曼徹斯特日生于曼徹斯特附近的索爾福德，附近的索爾福德，18891889年年1010月月1111日卒于塞爾。日卒于塞爾。焦耳定律焦耳定律焦耳定律的理論推導(dǎo)焦耳定律的理論推導(dǎo)五、電流通過純電阻導(dǎo)體時所做電功五、電流通過純電阻導(dǎo)體時所做電功W=UItW=UIt電流通過純電阻導(dǎo)體時所做電電流通過純電阻導(dǎo)體

7、時所做電功全部轉(zhuǎn)化為電熱功全部轉(zhuǎn)化為電熱Q=W=UItQ=W=UIt對于純電阻導(dǎo)體對于純電阻導(dǎo)體U=IRU=IRQ=W=UIt=IRItQ=W=UIt=IRIt=I=I2 2RtRt問題問題1. 1. 燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得發(fā)燙，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么發(fā)燙，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么? ?燈泡的電阻比電線的大燈泡的電阻比電線的大得多，產(chǎn)生的熱量更多。得多，產(chǎn)生的熱量更多。問題問題2. 2. 假如在照明電路中接入大功率的電爐，電線假

8、如在照明電路中接入大功率的電爐，電線將顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火將顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)。這又是為什么？災(zāi)。這又是為什么？大功率用電器的電流過大功率用電器的電流過大，引起導(dǎo)線發(fā)熱過多。大，引起導(dǎo)線發(fā)熱過多。問題問題3.3.電路中負(fù)荷過大有什么危險？為什么？電路中負(fù)荷過大有什么危險？為什么？電路中負(fù)荷過大時，使電路中電流增大，按電路中負(fù)荷過大時，使電路中電流增大，按Q=IQ=I2 2RtRt計算，容易引起線路發(fā)熱，甚至燒毀線路。計算，容易引起線路發(fā)熱，甚至燒毀線路。顯然，我們希望熱量更多地集中在電爐的發(fā)熱體上，顯然，我們希望熱量更多地集中在電爐的發(fā)熱體上，而

9、不是與電爐相連的導(dǎo)線上。根據(jù)今天所學(xué)的焦耳而不是與電爐相連的導(dǎo)線上。根據(jù)今天所學(xué)的焦耳定律定律Q=IQ=I2 2Rt Rt ，你對發(fā)熱體和導(dǎo)線的材料有何建議？，你對發(fā)熱體和導(dǎo)線的材料有何建議？發(fā)熱體：電阻率大、熔點高發(fā)熱體：電阻率大、熔點高導(dǎo)線：電阻率小、熔點高導(dǎo)線：電阻率小、熔點高請你當(dāng)設(shè)計師：請你當(dāng)設(shè)計師：電流熱效應(yīng)的利用電流熱效應(yīng)的利用v制電熱器（要求電熱絲材料電阻率大、熔點高）制電熱器（要求電熱絲材料電阻率大、熔點高）v制白熾燈制白熾燈v制保險絲（要求保險絲材料電阻率大、熔點低）制保險絲（要求保險絲材料電阻率大、熔點低）v導(dǎo)線上的熱損耗應(yīng)盡量減少。導(dǎo)線上的熱損耗應(yīng)盡量減少。v家用導(dǎo)線一

10、般用電阻率很小的銅導(dǎo)線。家用導(dǎo)線一般用電阻率很小的銅導(dǎo)線。v高壓導(dǎo)線又都是采用升高電壓減少電流的方法高壓導(dǎo)線又都是采用升高電壓減少電流的方法來減少熱損耗。來減少熱損耗。v預(yù)計未來導(dǎo)線可用超導(dǎo)體從而避免電流在導(dǎo)線預(yù)計未來導(dǎo)線可用超導(dǎo)體從而避免電流在導(dǎo)線上的熱損耗。上的熱損耗。無用的電流熱效應(yīng)應(yīng)盡量減少無用的電流熱效應(yīng)應(yīng)盡量減少點點 擊擊 播播 放放防止電熱的圖片防止電熱的圖片電腦中的電腦中的CPUCPU在工作時要產(chǎn)生在工作時要產(chǎn)生熱熱, ,如果過熱就會損壞芯片如果過熱就會損壞芯片, ,所以要在芯片上加裝散熱片所以要在芯片上加裝散熱片和風(fēng)扇和風(fēng)扇. .顯卡的散熱片設(shè)計采用渦輪風(fēng)顯卡的散熱片設(shè)計采用

11、渦輪風(fēng)扇的設(shè)計，同時顯存上貼有鋁扇的設(shè)計，同時顯存上貼有鋁合金打造的顯存散熱片，利用合金打造的顯存散熱片，利用渦輪風(fēng)扇扇出的風(fēng)力，為顯存渦輪風(fēng)扇扇出的風(fēng)力，為顯存散熱片增加了散熱效果散熱片增加了散熱效果. . 1.1.一個一個2020的電阻，通過的電阻，通過0.5A0.5A的電流的電流2min2min，電阻上，電阻上消耗的電能是消耗的電能是_,_,釋放熱量為釋放熱量為_。2.2.一個電阻通過一個電阻通過0.2A0.2A的電流的電流5min5min，電阻上產(chǎn)生的熱，電阻上產(chǎn)生的熱量為量為600J600J，這個電阻的阻值是，這個電阻的阻值是_ _ 。3.3.一個一個200200的電阻通電的電阻通電

12、2min2min，電阻上消耗的電能是，電阻上消耗的電能是4.54.510104 4J,J,則通過電阻的電流是則通過電阻的電流是_。600J600J600J600J50501.37A1.37A5.5.兩個電熱器的電阻之比為兩個電熱器的電阻之比為4 43 3，通過相同的電，通過相同的電流，在相等的時間里產(chǎn)生的熱量之比為流，在相等的時間里產(chǎn)生的熱量之比為_；若兩；若兩個電熱器的電阻相同，通過的電流之比為個電熱器的電阻相同，通過的電流之比為1 13 3，在，在相等的時間里產(chǎn)生的熱量之比為相等的時間里產(chǎn)生的熱量之比為_。4 43 31 19 94.4.一個一個4040的電阻，通過的電阻，通過0.3A0.

13、3A的電流，則通電的電流，則通電_min_min釋放熱量為釋放熱量為2160J2160J。10106.6.當(dāng)當(dāng)0.2A0.2A的電流通過一金屬線時產(chǎn)生的熱量為的電流通過一金屬線時產(chǎn)生的熱量為Q Q1 1，若使，若使通過的電流增加到通過的電流增加到0.4A0.4A時，在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量時，在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為為Q Q2 2，那么，那么Q Q2 2是是Q Q1 1的的( ( ) )A.2A.2倍倍 B.4B.4倍倍 C.0.25C.0.25倍倍 D.0.5D.0.5倍倍B B7 某電熱器電阻絲的電阻為某電熱器電阻絲的電阻為55歐歐,接入接入220V的電路中的電路中,在在20分鐘內(nèi)產(chǎn)生多

14、少熱量分鐘內(nèi)產(chǎn)生多少熱量? 8、如圖所示，電源電壓220伏，R是電烙鐵，標(biāo)有“220V，40W”字樣；L是電燈泡，標(biāo)有“PZ22040”字樣.當(dāng)開關(guān)S閉合時，電烙鐵每分鐘產(chǎn)生的熱量是_焦，當(dāng)開關(guān)S斷開時，電烙鐵的實際功率是_瓦；開關(guān)S斷 開后，整個電路工作_小時消耗1千瓦電能.9 9、CFXBCFXB型型“220V 1100W”220V 1100W”電飯煲的原理圖如圖所示，它有電飯煲的原理圖如圖所示，它有高溫?zé)蠛蜖F飯、保溫兩擋，通過單刀雙擲開關(guān)高溫?zé)蠛蜖F飯、保溫兩擋，通過單刀雙擲開關(guān)S S進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，R0R0為電熱絲當(dāng)開關(guān)為電熱絲當(dāng)開關(guān)S S接高溫?zé)髶鯐r，電路的功率為接高溫?zé)髶鯐r，電路的功率為1100W1100W，當(dāng)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)S S接燜飯、保溫?fù)鯐r，電路的總功率為接燜飯、保溫?fù)鯐r，電路的總功率為22W22W（1 1）電飯煲在高溫?zé)髶鯐r，開關(guān)）電飯煲在高溫?zé)髶鯐r，開關(guān)S S應(yīng)與哪個觸點連接？應(yīng)與哪個觸點連接？（2 2）電熱絲）電熱絲R0R0的阻值多大？的阻值多大？（3 3）當(dāng)電飯煲在正常燜飯、保溫時電路中的電流多大？燜）當(dāng)電飯煲在正常燜飯、保溫時電路中的電流多大？燜飯、保溫飯、保溫10min10min，電熱絲，電熱絲R