第15章三、电热器电流的热效应

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,(,1,),灯泡发光一段时间后，用手,触摸灯泡，有什么感觉？为什么？,(,2,),电风扇使用一段时间后，用手,触摸电动机部分有什么感觉？为什么？,问题,：,今天我们专门来讨论上面这样一类,关于电热的问题。,三、电热器 电流的热效应,电流通过导体时会产生,热量,，这种通电导体发热的现象称为,电流的热效应,。,利用电流的热效应工作的装置叫,电热器,。,利用电流做功将电能转化为内能的装置，这类装置统称为电热器。,电热油汀,电热蚊香,电水壶,生活中的电热器,电熨斗,电暖器,电炉,电流的热效应,1.,电流通过导体时,导体发热的现象叫,电流的热效应,2.,能量转化,：,电能,内能,（,电热,）,3.,利用,电流的热效应,工作的装置叫电热器,4.,电热器的主要组成部分：,电阻,（,发热体,）,电热器的结构共性,(,1,),电热器的主要组成部分是电阻丝做的,发热体,。,同学们，想一下，这么多电热器在结构上有什么相同之处？,(,2,),发热体均是由,电阻（率）大,、,熔点高,的材料做成的。,提出问题：,导体产生的热量与哪些因素有关？,生活现象,1,、,电暖宝不通电能产生热量吗？,2,、,灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡热得发光，电线却不怎么热，这是为什么？,3,、,电熨斗，它通电的时间过长，会产生更多的热量，一不小心，就会坏衣料。,猜测,电流通过电热器产生的热量可能与许多因素有关,电阻,R,、,电流,I,、,通电时间,t,实验方法,控制变量法,可以控制其他变量不变,，,先研究电热器发出热量,与,电阻,R,的关系,，,再研究它与,电流,I,的关系,，,最后,研究与,通电时间,t,的关系,。,设计实验,1,.,怎样比较通电导体产生热量的多少？,如果,将一段电阻丝浸没在一定质量的液,体中,（,图,15,10,），,通电时电阻丝产生的热量被液体吸收,，,液体的温度就会升高,。,导体产生的热量,越多,，,液体吸热后温度的升高也越大,。,因此,，,我们就可以通过比较,液体,温度的升高来比较电阻丝发热量的多少,。,图,15,10,1,，,对液体有要求吗？,相等质量的同种液体,2,，探究中选择被加热的液体时选择煤油还是选择水，这样做的好处是？,2.,要研究通电导体电阻的大小对产生热量的影响，,如何研究,通电导体电阻,的大小对产生,热量,的影响？,使什么因素,不同,？控制什么因素,相同,？如何设计？,可以选择两个不同阻值,的电阻丝。实验时，需,控制通过两个电阻丝的,电流大小,_,(,相等,不相等,),，为此，可以,将它们,_,(,串联,并联,),在电路中。此外,还应当控制它们的通电,时间相等。,相等,串联,3.,要研究导体中电流的大小对产生热量的影响，,如何研究,导体中电流,的大小对产生,热量,的影响？,使什么因素,不同,？控制什么因素,相同,？如何设计？,应该使电阻丝的阻值,_,(,改变,不变,),而使通过电阻丝的电,流大小,_,(,改变,不变,),。,实验时，只要,调节串联在电路中的,滑动变阻器，就可以,改变电路中电流的大,小。,不变,改变,进行实验,1,.,按图,15,11,所示的电路图连接,实验电路，通电一定时间后切断,电源，分别观测不同电阻丝所在,液体温度的变化。,2,.,保持通电时间相同，调节,滑动变阻器改变通过电阻丝,的电流大小，观测其中一根,电阻丝,(,如,R,1,),所在液体温度,的变化。,3,.,延长通电时间，观测,液体温度的变化。,图,15,11,探究通电导体产生热量与电阻,R,的大小关系,实验发现,：,实验结论,：,在电流,_,(,相同,/,不同,),的情况下，电阻,_,(,大,/,小,),的,那个电阻圈中的温度计示数上升快。,这说明在电流、通,电时间相同时，阻值,_,(,大或小,),的电阻产生的热量多。,相同,大,大,_,中的温度计示数上升得快,乙,R,1,R,2,探究通电导体产生热量与电流,I,的大小关系,实验发现,：,实验结论,：,在研究电流大小对产生热量多少的影响时，使电路中,的电流变大，则温度计的 示数上升得,_,(,快,/,慢,),。,这说明在电阻、通电时间相同时，电流较,_,(,大或小,),时产生的热量多。,快,大,当电路的电流为小电流,时温度计的示数上升得,_,(,快,/,慢,),慢,当电路的电流为大电流,时温度计的示数上升得,_,(,快,/,慢,),快,探究电热器产生,热量,与,通电时间,t,的关系,在,电阻,和,电流,的大小不变时,，,通电时间,越长,，,煤油,温度,越高,，,产生的,热量,就越多,。,（,理由：,通电时间越长消耗的电能转化为内能越多,，,产,生的热量越多,。,）,电流通过电阻丝时产生的,热量,与导体本身的,_,、通过导体的,_,以及,_,有,关。导体的,_,越大、通过导体的,_,越,大、通电的时间越长,，,电流通过导体时产生的,热量越多。,电阻,电流,通电时间,实验结论,电阻,电流,电炉,电功与与电热的关系,（,W,与,Q,的关系,）,W,Q,W,Q,UIt,U,IR,电流产生热量的表达,式,公式,：,Q,I,2,Rt,（,普遍适用）,单位,：,I,安,R,欧,t,秒,Q,焦,I,2,Rt,电流通过电炉、电烙铁、电饭锅等电热器,（,只有,电阻的电路中,）,时,，,电能几乎全部转化为内能,，,电热器所产生的热量等于电流所做的功,，,即,：,焦耳定律,英国物理学家焦耳通过大量的实验研究发,现了上述规律,，,并于,1840,年精确地确定了,电流产生的热量跟电流,、,电阻和通电时间,之间的规律,，,即,焦耳定律,。,内容,：,电流流过导体时产生的热量,，,跟电流的平方成正比,，,跟导体的电阻成正,比,，,跟通电的时间成正比,，,这就是著名的,焦耳定律内容,。,1,.,Q,UIt,电流产生热量的其他表达式,2.,只适用于只有电阻的电路,（,电能全部转化为,内能,）,的情况,根据欧姆定律：,3,.,Q,Pt,在通常情况下,，,电流产生的热量,Q,仅是电流所做的功,W,中的一部分,。,例如,，,电流通过电动机做功时,，,大部分,电能转化为电动机的机械能,，,仅有少量,的电能转化成内能,。,W,Q,（,W,UIt,）,（,Q,I,2,Rt,）,【,例题,1】,：,某某电热器电阻丝的电阻是,2,欧,，,当,1,安的,电流通过时,，,1,分钟产生的热量是多少焦,？,解,：,Q,I,2,Rt,(,1A,),2,2,60s,120J,答,：,1,分钟产生的热量是,120J,【,例题,2】,：,某电热器正常工作时电阻丝的电阻为,55,，,接入,220V,的电路中,，,在,20min,内产生了多少热量,？,解：,通过电热器电阻丝的电流强度为：,Q,I,2,Rt,(,4A,),2,55,20,60s,1,.,05610,6,J,电热器在,20min,内产生的热量为,：,答：,电热器在,20min,内产生的热量是,1,.,05610,6,J,【,例题,3】,：,一台电动机正常工作时线圈两端的电压为,380V,，,线圈的电阻为,2,欧,，,线圈中的电流为,10A,，,若这台电动机正常工作,1s,钟,。,求,：,(,1,),消耗的电能,W,；,(,2,),产生的热量,Q,。,已知,：,电动机,U,380V,I,10A,R,2,t,=1s,求,：,(,1,),W,(,2,),Q,(,2,),Q,I,2,Rt,(,10A,),2,21s,200J,答：,消耗的电能是,3800J,；,产生的热量是,200J,。,解：,(,1,),W,UIt,380V10A1,s,3800J,生活,物理,社会,计算机中的散热器,生活物理社会,问题思考,:,1,.,为什么家用电器连续作用较长时间后，要停用一会儿？,2,.,为什么家用电器长期停止使用时，隔一段时期又要通电？,用电器使用不当时，电热会产生哪些危害？,电线中电流过大时，,用电器是采取哪些措施防止电热的危害的？,（,1,）,有的电动机里装有风扇；,（,2,）,电视机、收音机机壳上有散热窗等；,(,1,),电热会使绝缘材料迅速老化，甚至燃烧起火；,(,2,),有些用电器，如不采取散热措施，会被烧坏。,3,.,电热现象的应用和防止,应用举例,：,防止举例,：,4,.,讨论：电功,W,和电热,Q,是什么关系？,电功,W,电热,Q,说明：,焦耳定律是实验定律，焦耳定律适用于计算由于,电阻存在，,电能转化为内能的那部分能量,即电热,。,没有电阻，就不产生电热！,5,.,思考：,电热器中的发热体用什么样的材料制成？,发热体材料特点,：,电阻率高、熔点高,你学到了什么,？,1,.,电热器：将电能转化为内能的装置,2,.,发热体材料特点：电阻率高、熔点高,3,.,电流通过导体时，导体发热的现象叫电流,的热效应。电流热效应是普遍的。,4,.,电流通过导体产生的热量，与电流的平方,成正比、与导体的电阻成正比、与通电时间,成正比。,公式,：,Q,I,2,Rt,5,.,对于电动机,：,W,W,机,Q,（,P,P,机,P,热,）,6,.,对于纯电阻,：,Q,W,UIt,I,2,Rt,U,2,t,/,R,Pt,纯电阻电路：,就是将电能全部转化为内能的电路。,如：电热器,电热器的比其他加热器有哪些优点？,同学们，思考后，讨论一下这个问题！,(,1,),清洁卫生,；,(,2,),几乎没有环境污染；,(,3,),热效率高；,(,4,),可以方便地控制和调节温度。,本课小结,一、知道电流的热效应；知道一般电热器的发热原理；会对一些家庭电热器进行简单的计算。,电流热效应、电热器发热原理、,二、探究决定电热的因素、理解并正确运用焦耳定律,电热与什么因素有关、焦耳定律、公式、单位,；,简单的家用电热器的计算。,焦耳定律的适用条件、电热的计算,作业：,1,.,复习本课内容,2,.,课时作业本,1980,年巴黎日用电器展览会上，出现了一种被称为,“,烹饪之神,”,的炊具。这种炊具是利用微波的特性制作的。微波是一种高频率的电磁波，具有反射、穿透、吸收三种特性。这种炊具的心脏是瓷控管，所产生的每秒,24,亿,5,千万次的超高频率的微波，快速振动食物内的蛋白质、脂肪、糖类、水分子等。使分子之间相互碰撞、挤压、重新排列组合。简而言之，是靠食物本身内部的摩擦生热的原理来烹调的。,微波炉的工作原理,微波炉不是电热器。,微波炉是电热器吗？,