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(jiàn)家用電器的共同特點(diǎn)：這些常見(jiàn)家用電器的共同特點(diǎn)：1.1.電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象叫做電流電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)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(diǎn)高的電阻絲繞在絕緣材料上制成的。阻率大、熔點(diǎn)高的電阻絲繞在絕緣材料上制成的。5優(yōu)點(diǎn)

2、：清潔、無(wú)污染、熱效率高，便于控制和調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)：清潔、無(wú)污染、熱效率高，便于控制和調(diào)節(jié)等 優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：浪費(fèi)電能，造成電線老化缺點(diǎn)：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(shuō)明什么？熱？說(shuō)明什么？7電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)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(cè)電流首先猜測(cè)電流I I、電阻、電阻R R、時(shí)間、時(shí)間t t三者對(duì)電流

3、產(chǎn)生的熱量三者對(duì)電流產(chǎn)生的熱量Q Q的多的多少有影響，然后對(duì)電流少有影響，然后對(duì)電流I I、電、電阻阻R R、時(shí)間、時(shí)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(shí)間、時(shí)間t t相同相同: :研究電阻研究電阻R R變變化化 對(duì)電熱對(duì)電熱Q Q的影響的影響控制電阻控制電阻R R、時(shí)間、時(shí)間t t相同相同: :研究電流研究電流I I變化變化對(duì)電熱對(duì)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(shí)間研究時(shí)間t t變化變化對(duì)電熱對(duì)電熱Q Q的影響的影響控控制制變變量量法法探究實(shí)驗(yàn)用什么物理方法？探究實(shí)驗(yàn)用什么物理方法？9電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)熱電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)

4、熱, ,其中所產(chǎn)生的熱量既看不見(jiàn)其中所產(chǎn)生的熱量既看不見(jiàn)也摸不著，如何測(cè)量呢？也摸不著，如何測(cè)量呢？既看不見(jiàn)既看不見(jiàn)也摸不著也摸不著的科學(xué)量的科學(xué)量既看得見(jiàn)既看得見(jiàn)也能測(cè)量也能測(cè)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(guò)通過(guò)觀察觀察煤油煤油的的熱膨脹來(lái)測(cè)量。熱膨脹來(lái)測(cè)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(shí)間研究通電時(shí)間t t變化變化 對(duì)對(duì)電熱電熱Q Q的影響的影響結(jié)論：結(jié)論：在電阻通過(guò)電流相同時(shí)，電流產(chǎn)生熱量多在電阻通過(guò)電流相同時(shí)，電流產(chǎn)生熱量多少與通電時(shí)間少與通電時(shí)間t t長(zhǎng)短有關(guān)，并且通電時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，并

5、且通電時(shí)間t t越長(zhǎng)電流越長(zhǎng)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(jì)的示數(shù)下溫度計(jì)的示數(shù)11控制電阻控制電阻R R、時(shí)間、時(shí)間t t相同相同: :研究電流研究電流I I變化變化對(duì)電熱對(duì)電熱Q Q的的影響影響結(jié)論：結(jié)論：在電阻和通電時(shí)間在電阻和通電時(shí)間t t相同時(shí)，電流產(chǎn)生相同時(shí)，電流產(chǎn)生熱量多少與通過(guò)導(dǎo)體的電流大小有關(guān)，并且熱量多少與通過(guò)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(shí)間內(nèi)通過(guò)相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)R R的電流為的電流為，移動(dòng)，移動(dòng)R R0 0的滑片的滑片, ,使通過(guò)使通過(guò)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(shí)間、時(shí)間t t相同相同: :研究電阻研究電阻R R變化變化對(duì)電熱對(duì)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(shí)間和通電時(shí)間t t相同時(shí)，電流產(chǎn)生相同時(shí)，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(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻電流通過(guò)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(shí)間成正比。電時(shí)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(guó)物理學(xué)家。英國(guó)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(guò)純電阻導(dǎo)體時(shí)所做電功電流通過(guò)純電阻導(dǎo)體時(shí)所做電功W=UItW=UIt電流通過(guò)純電阻導(dǎo)體時(shí)所做電電流通過(guò)純電阻導(dǎo)體時(shí)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(duì)于純電阻導(dǎo)體對(duì)于純電阻導(dǎo)體U=IRU=IRQ=W=UIt=IRIt=IQ=W=UIt=IRIt=I2

8、 2RtRt16問(wèn)題問(wèn)題1. 1. 燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過(guò)相同燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過(guò)相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)際上燈泡熱得的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)際上燈泡熱得發(fā)燙，電線的發(fā)熱卻覺(jué)察不出來(lái)。這是為什么發(fā)燙，電線的發(fā)熱卻覺(jué)察不出來(lái)。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(wèn)題問(wèn)題2 2. .電路中負(fù)荷過(guò)大有什么危險(xiǎn)？為什么？電路中負(fù)荷過(guò)大有什么危險(xiǎn)？為什么？電路中負(fù)荷過(guò)大時(shí)，使電路中電流增大，按電路中負(fù)荷過(guò)大時(shí)，使電路中電流增大，按Q=IQ=I2 2RtRt計(jì)算，容易引起線路發(fā)熱，甚至燒毀

9、線路。計(jì)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(duì)發(fā)熱體和導(dǎo)線的材料有何建議？，你對(duì)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(diǎn)高發(fā)熱體：電阻率大、熔點(diǎn)高導(dǎo)線：電阻率小、熔點(diǎn)高導(dǎo)線：電阻率小、熔點(diǎn)高請(qǐng)你當(dāng)設(shè)計(jì)師：請(qǐng)你當(dāng)設(shè)計(jì)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(diǎn)高）制電熱器（要求電熱絲材料電阻率大、熔點(diǎn)高）v制白熾燈制白熾燈v制保

10、險(xiǎn)絲（要求保險(xiǎn)絲材料電阻率大、熔點(diǎn)低）制保險(xiǎn)絲（要求保險(xiǎn)絲材料電阻率大、熔點(diǎn)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(lái)減少熱損耗。來(lái)減少熱損耗。v預(yù)計(jì)未來(lái)導(dǎo)線可用超導(dǎo)體從而避免電流在導(dǎo)線預(yù)計(jì)未來(lái)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(wú)用的電流熱效應(yīng)應(yīng)盡量減少無(wú)用的電流熱效應(yīng)應(yīng)盡量減少211.1.一個(gè)一個(gè)2020的電阻，通過(guò)的電阻，通過(guò)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_(kāi)。2.2.一個(gè)電阻通過(guò)一個(gè)電阻通過(guò)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(gè)電阻的阻值是，這個(gè)電阻的阻值是_ _ 。3.3.一個(gè)一個(gè)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(guò)電阻的電流是則通過(guò)電阻的電流是_。600J600J600J600J50501.37A1.37A225.5.兩個(gè)電熱器的電阻之比為兩個(gè)電熱器的電阻之比為4 43 3，通過(guò)相同的電，通過(guò)相同的電流，在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為流，在相等

12、的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為_(kāi)；若兩；若兩個(gè)電熱器的電阻相同，通過(guò)的電流之比為個(gè)電熱器的電阻相同，通過(guò)的電流之比為1 13 3，在，在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為_(kāi)。4 43 31 19 94.4.一個(gè)一個(gè)4040的電阻，通過(guò)的電阻，通過(guò)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(guò)一金屬線時(shí)產(chǎn)生的熱量為的電流通過(guò)一金屬線時(shí)產(chǎn)生的熱量為Q Q1 1，若使，若使通過(guò)的電流增加到通過(guò)的電流增加到0.4A0.4A時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量時(shí)，在相同的時(shí)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(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)