资源描述
第十六章第十六章 电流做功与电流做功与电功率电功率16.4 16.4 科学探究电流的热效应科学探究电流的热效应 电流通过导体时电流通过导体时电能转化成内能电能转化成内能（热能）（热能）这些用电器工作这些用电器工作时的共同点是什时的共同点是什么么?电热毯电热毯电熨斗电熨斗 电流通过导体时电电流通过导体时电能转化为内能的现象叫能转化为内能的现象叫做电流的热效应。做电流的热效应。电炉电炉电流的效应是指电流的热效应、化学效应和磁电流的效应是指电流的热效应、化学效应和磁效应。效应。电流的热效应电流的热效应:电流通过导体要发热电流通过导体要发热,这叫作电这叫作电流的热效应。例如流的热效应。例如,电灯、电炉、电烙铁等都电灯、电炉、电烙铁等都是应用电流的热效应的例子。是应用电流的热效应的例子。电流的化学效应电流的化学效应:电流通过导电的液体电流通过导电的液体,会使液会使液体发生化学变化体发生化学变化,产生新的物质。电流的这种产生新的物质。电流的这种效果叫作电流的化学效应。例如效果叫作电流的化学效应。例如,电解、电镀、电解、电镀、电离等就属于应用电流的化学效应的例子。电离等就属于应用电流的化学效应的例子。电流的磁效应电流的磁效应:给绕在软铁芯周围的导体通电给绕在软铁芯周围的导体通电,软铁芯就产生磁性软铁芯就产生磁性,这种现象就是电流的磁效这种现象就是电流的磁效应。例如应。例如,电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的。利用电流的磁效应制成的。【拓展延伸】【拓展延伸】电流的效应电流的效应现象一、现象一、灯泡通电后灯泡通电后,在刚开始通电不在刚开始通电不是很热是很热,可过了一会就很热。可过了一会就很热。现象二、通电后电阻丝热的发红而电源线现象二、通电后电阻丝热的发红而电源线温度没有太温度没有太 大的变化。大的变化。电流I，电阻R，通电时间t现象三、电饭锅的通电后必需按下加热现象三、电饭锅的通电后必需按下加热（煮饭（煮饭)按钮按钮 开关才能煮熟饭。开关才能煮熟饭。控制电流控制电流I、时间、时间t相同相同:研究研究电阻电阻R变化变化 对电热对电热Q的影的影响响控制电阻控制电阻R、时间、时间t相同相同:研研究电流究电流I变化变化对电热对电热Q的的影响影响控制电阻控制电阻R、电流、电流I相同相同:研研究时间究时间t变化变化对电热对电热Q的的影响影响控控制制变变量量法法探究实验用什么物理方法？探究实验用什么物理方法？电流通过导体产生热量电流通过导体产生热量,其中所产生其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？量呢？既看不既看不见也摸见也摸不着的不着的科学量科学量既看得既看得见也能见也能测量的测量的科学量科学量转化转化转化转化让电流产生让电流产生的热量被液的热量被液体吸收，通体吸收，通过观察液体过观察液体的热膨胀的热膨胀（观察玻璃（观察玻璃导管内的液导管内的液柱升降）来柱升降）来测量。测量。控制电阻控制电阻R、电流、电流I相同相同:研究通研究通电时间电时间t变化变化 对电热对电热Q的影响的影响结论：结论：对同一电阻丝，在电流大小对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越油的温度越 ，表明电流产生的，表明电流产生的热量越热量越 。每隔一分钟记每隔一分钟记录一下温度计录一下温度计的示数的示数高高多多控制电阻控制电阻R、时间、时间t相同相同:研究电流研究电流I变化变化对电热对电热Q的的影响影响结论：结论：对同一电阻丝，在通电时间对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，煤相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越油的温度越 ，表明电流越大，表明电流越大，电流产生的热量越电流产生的热量越 。相同时间内通过相同时间内通过R的的电流为电流为，移动，移动R0的滑片的滑片,使通过使通过R的的电流为电流为0.5。比较。比较R两次所产热的多少两次所产热的多少高高多多控制电流控制电流I I、时间、时间t t相同相同:研究电研究电阻阻R R变化变化对电热对电热Q Q的影响的影响结论：结论：在通电电流大小不变，通电在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越油的温度越 ，表明电流越大，表明电流越大，电流产生的热量越电流产生的热量越 。高高多多 我们用欧姆定律，能不能推导出我们用欧姆定律，能不能推导出电流的热效应跟电阻的关系呢？电流的热效应跟电阻的关系呢？P=IUU=IRP=IU=IIR=IR 在电流相同的情况下，电能转化在电流相同的情况下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。成热时的功率跟导体的电阻成正比。即：在电流相同时，电阻较大的即：在电流相同时，电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多。导体在一定时间内产生的热较多。结论：结论：分析论分析论证：证：电流通过导体产生的热量跟电流的二电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。电时间成正比。焦耳定焦耳定律律 历史上，英国物理学家焦历史上，英国物理学家焦耳做了大量的实验，探究电流耳做了大量的实验，探究电流产生的热量跟电流的大小、导产生的热量跟电流的大小、导体的电阻以及通电时间的关系，体的电阻以及通电时间的关系，他于他于1840年最终发现：年最终发现：焦耳定律焦耳定律 1内容：内容：电流通过导体产生电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。时间成正比。2公式：公式：Q=I2Rt 焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理），英国物理学家。用学家。用近近 40 年的时间做了年的时间做了 400 多次实验，多次实验，研究热和功的关系。通过研究热和功的关系。通过大量的实大量的实验，于验，于 1840 年最先精确年最先精确地确定了电地确定了电流产生的热量与电流、电流产生的热量与电流、电阻和通电阻和通电时间的关系。时间的关系。3.3.单位：单位：I-安，安，R-欧，欧，t-秒，秒，Q-焦。焦。外外Q)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若电流做的功全部用来产生热量即即Q=W注意：焦耳定律适用于任何用电器的热焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的量计算，对只存在电流热效应的电路也可用以下公式来计算热量。电路也可用以下公式来计算热量。R RU U2 2tRUPtUItWQ2 【例【例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热，这红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热，这是为什么是为什么?电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是中的，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律相同的，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当两导可知，当两导体中电流和通电时体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比热量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电的电阻比铜导线的电 阻大得多，所以电炉丝阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。产生的热量比铜导线要大得多。【例【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈，线圈的电阻为的电阻为2，通过线圈的电流为，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时，这台电动机正常工作时，一秒钟消耗的电能为一秒钟消耗的电能为 J，产生的热量为，产生的热量为 J。3800200典例精析典例精析【例3】一根60的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少热量？答：答：5min内共产生的热量是内共产生的热量是6480J。一、通电导体放出的热量跟哪些因一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关素有关 当电流、导体的电阻一定时，当电流、导体的电阻一定时，通电时间越长，产生的热量就越多；通电时间越长，产生的热量就越多；当电流、通电时间一定时，导当电流、通电时间一定时，导体的电阻越大，产生的热量就越多；体的电阻越大，产生的热量就越多；当电阻、通电时间一定时，通当电阻、通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热过导体的电流越大，导体产生的热量越多。量越多。二、焦耳定律二、焦耳定律 Q=I2Rt
展开阅读全文