課件 164科學(xué)探究電流的熱效應(yīng)

1、1第四節(jié) 科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)2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3電烙鐵電烙鐵電熱水壺電熱水壺電熱毯電熱毯4這些常見家用電器的共同特點：這些常見家用電器的共同特點：1.1.電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象叫做電流電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。的熱效應(yīng)。2.2.利用電流的熱效應(yīng)工作的電器叫做電熱器。利用電流的熱效應(yīng)工作的電器叫做電熱器。3.3.電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上制成的。阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上制成的。5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 優(yōu)點。優(yōu)點。缺點：浪費(fèi)電能，造成電線老化缺點：浪費(fèi)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。電流的熱效應(yīng)有什么利和弊？電流的熱效應(yīng)有什么利和弊？6電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)與哪些因素有與哪些因素有關(guān)？關(guān)？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？7電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)？少跟什么因素有關(guān)？首先猜測電流首先猜測電流I I、電阻、電阻R R、時間、時間t t三者對電流

3、產(chǎn)生的熱量三者對電流產(chǎn)生的熱量Q Q的多的多少有影響，然后對電流少有影響，然后對電流I I、電、電阻阻R R、時間、時間t t三者進(jìn)行探究。三者進(jìn)行探究。8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探究實驗用什么物理方法？探究實驗用什么物理方法？9電流通過導(dǎo)體產(chǎn)熱電流通過導(dǎo)體產(chǎn)

4、熱, ,其中所產(chǎn)生的熱量既看不見其中所產(chǎn)生的熱量既看不見也摸不著，如何測量呢？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)生的熱量被量被煤油煤油吸收，吸收，通過通過觀察觀察煤油煤油的的熱膨脹來測量。熱膨脹來測量。10控制電阻控制電阻R R、電流、電流I I相同相同: :研究通電時間研究通電時間t t變化變化 對對電熱電熱Q Q的影響的影響結(jié)論：結(jié)論：在電阻通過電流相同時，電流產(chǎn)生熱量多在電阻通過電流相同時，電流產(chǎn)生熱量多少與通電時間少與通電時間t t長短有關(guān)，并且通電時間長短有關(guān)，并

5、且通電時間t t越長電流越長電流產(chǎn)生熱量越多。產(chǎn)生熱量越多。每隔一分鐘記錄一每隔一分鐘記錄一下溫度計的示數(shù)下溫度計的示數(shù)11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的的影響影響結(jié)論：結(jié)論：在電阻和通電時間在電阻和通電時間t t相同時，電流產(chǎn)生相同時，電流產(chǎn)生熱量多少與通過導(dǎo)體的電流大小有關(guān)，并且熱量多少與通過導(dǎo)體的電流大小有關(guān)，并且電流越大，電流產(chǎn)生熱量越多。電流越大，電流產(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

6、較R R兩次兩次所產(chǎn)熱的多少所產(chǎn)熱的多少12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變化變化對電熱對電熱Q Q的影響的影響結(jié)論：結(jié)論：在電流在電流I I和通電時間和通電時間t t相同時，電流產(chǎn)生相同時，電流產(chǎn)生熱量多少與導(dǎo)體的電阻大小有關(guān)，并且電阻熱量多少與導(dǎo)體的電阻大小有關(guān)，并且電阻越大，電流產(chǎn)生熱量越多。越大，電流產(chǎn)生熱量越多。13電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻大小成正比，與電流的平方成正比，與通大小成正比，與電流的平方成正比，與通電時間成正比。電時間成正比。焦耳定律焦耳定律( (t)t)總結(jié)論總結(jié)論14焦耳（焦

7、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。焦耳定律的發(fā)現(xiàn)者焦耳定律的發(fā)現(xiàn)者15焦耳定律的理論推導(dǎo)焦耳定律的理論推導(dǎo)電流通過純電阻導(dǎo)體時所做電功電流通過純電阻導(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=IRIt=IQ=W=UIt=IRIt=I2

8、 2RtRt16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燈泡的電阻比電線的大得多，產(chǎn)生的熱量大得多，產(chǎn)生的熱量更多。更多。17問題問題2 2. .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

9、線路。計算，容易引起線路發(fā)熱，甚至燒毀線路。18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：19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

10、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）20v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211.1.一個一個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

11、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_。600J600J600J600J50501.37A1.37A225.5.兩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

12、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0.3A0.3A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。1010236.6.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 B241.1.電流的熱效應(yīng)：電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)電流通過導(dǎo)體時