电流的热效应

第四节,科学探究：电流的热效应,1,.,知道并会探究电流,通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的,定性关系。,2,.,掌握,焦耳定律的内容及其,数学表达式。,3,.,了解,电功与电热的关系。,电,油炸锅,电饭煲,电熨斗,电取暖器,电烤箱,电热水器,电烙铁,电热水壶,电热毯,这些常见家用电器,的共同特点,：,1.,电流通过导体时电能转化为热能的现象,叫做电流的热效应,。,2.,利用,电流的热效应工作的电器叫做电热器。,3.,电热器,的主要组成部分是发热体，发热,体是,由电阻率大、熔点高的电阻丝绕,在绝缘材料,上,制成的。,优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制和调节等,优点。,缺点：浪费电能，造成电线老化,影响用电器使用寿命。,电流的热效应有什么利和弊？,电流的热效应与哪些因素有关？,点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？,导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不是很热？说明什么？,电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？,首先猜测电流,I,、电阻,R,、时间,t,三者对电流产生的热量,Q,的多少有影响，然后对电流,I,、电阻,R,、时间,t,三者进行探究,。,控制电流,I,、时间,t,相同,:,研究电阻,R,变化 对电热,Q,的影响,控制电阻,R,、时间,t,相同,:,研究电流,I,变化对电热,Q,的影响,控制电阻,R,、电流,I,相同,:,研究时间,t,变化对电热,Q,的影响,控,制,变,量,法,探究实验用什么物理方法？,电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见,也摸不着，如何测量呢？,既看不见也摸不着的科学量,既看得见也能测量的科学量,转化,转化,让电流产生的热量被气体吸收，通过,观察气体的热膨胀（,观察玻璃导管内的水柱升降,）来测量。,控制电阻,R,、电流,I,相同,:,研究通电时间,t,变化,对电热,Q,的影响,结论：,在电阻通过电流相同时，电流产生热量多少与通电时间,t,长短有关，并且通电时间,t,越长电流产生热量越多。,每隔一分钟记录一下温度计的示数,控制电阻,R,、时间,t,相同,:,研究电流,I,变化对电热,Q,的,影响,结论：,在电阻和通电时间,t,相同时，电流产生热量多少与通过导体的电流大小有关，并且电流越大，电流产生热量越多。,相同时间内通过,R,的电流为，移动,R,0,的滑片,使通过,R,的电流为,0.5,。比较,R,两次所产热的多少,控制电流,I,、时间,t,相同,:,研究电阻,R,变化对电热,Q,的影响,结论：,在电流,I,和通电时间,t,相同时，电流产生热量多少与导体的电阻大小有关，并且电阻越大，电流产生热量越多。,电流通过导体所产生的热量与导体的电阻,大小成正比，与电流的平方成正比，与通,电时间成正比。,焦耳定律,(,t),总结论,焦耳（,1818,1889,），英国物理学家。,1818,年,12,月,24,日生于曼彻斯特附近的索尔福德，,1889,年,10,月,11,日卒于塞尔。,焦耳定律的发现者,焦耳定律的理论推导,电流通过纯电阻导体时所做电功,W=,UIt,电流通过纯电阻导体时所做电,功全部转化为电热,Q=W=,UIt,对于纯电阻导体,U=IR,Q=W=,UIt,=,IRIt,=I,2,Rt,问题,1.,灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出来。这是为什么,?,灯泡的电阻比电线的大得多，产生的热量更多。,问题2.假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？,大功率用电器的电流过大，引起导线发热过多。,问题,3.,电路中负荷过大有什么危险？为什么？,电路中负荷过大时，使电路中电流增大，按Q=I,2,Rt计算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。,显然，我们希望热量更多地集中在电炉的发热体上，而不是与电炉相连的导线上。根据今天所学的焦耳定律,Q=I,2,Rt,，,你对发热体和导线的材料有何建议？,发热体：电阻率大、熔点高,导线：电阻率小、熔点高,请你当设计师：,电流热效应的利用,制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高）,制白炽灯,制保险丝（要求保险丝材料电阻率大、熔点低）,导线上的热损耗应尽量减少。,家用导线一般用电阻率很小的铜导线。,高压导线又都是采用升高电压减少电流的方法来减少热损耗。,预计未来导线可用超导体从而避免电流在导线上的热损耗。,无用的电流热效应应尽量减少,1.,一个,20,的电阻，通过,0.5A,的电流,2min,，电阻上,消耗的电能是,_,释放热量为,_,。,2.,一个电阻通过,0.2A,的电流,5min,，电阻上产生的热,量为,600J,，这个电阻的阻值是,_,。,3.,一个,200,的电阻通电,2min,，电阻上消耗的电能是,4.5,10,4,J,则通过电阻的电流是,_,。,600J,600J,50,1.37A,5.,两个电热器的电阻之比为,43,，通过相同的电,流，在相等的时间里产生的热量之比为,_,；若两,个电热器的电阻相同，通过的电流之比为,13,，在,相等的时间里产生的热量之比为,_,。,43,19,4.,一个,40,的电阻，通过,0.3A,的电流，则通电,_min,释放热量为,2160J,。,10,6.,当,0.2A,的电流通过一金属线时产生的热量为,Q,1,，若使,通过的电流增加到,0.4A,时，在相同的时间内产生的热量,为,Q,2,，那么,Q,2,是,Q,1,的,(,),A.2,倍,B.4,倍,C.0.25,倍,D.0.5,倍,B,1.,电流的热效应：,电流通过导体时电能转化为热能的现象。,2.,电热器：,利用电流的热效应工作的用电器。,3.,焦耳定律：,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,通电时间,成正比。,公式：,Q=I,2,Rt,。,只要不放弃努力和追求，小草也有点缀春天的价值。,