資源簡介

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第六章 電 能
華師大版九年級上冊
第1節 電能的轉化（3）
－－－電流的效應
教學目標
科學觀念：知道電流的熱效應及其應用；知道電流產生的熱量與
電流、電阻和通電時間的關系；了解焦耳定律；知道電流的化
學效應；
科學思維：在與小組成員合作完成實驗中、在班級討論交流中，
培養學生的交流與合作的意識和能力；
探究實踐：在引領學生認知的過程中，培養學生的實驗設計能
力、動手能力、觀察能力、分析推理能力和表達信息的能力。
態度責任：在探究過程中，進一步強化積極動手、認真觀察、動
腦思考的探究習慣。
新知導入
1、電風扇使用一段時間后，用手觸摸電動機部分有什么感覺？你知道這是為什么嗎？
2、電腦使用一段時間后，用手觸摸屏幕后側，有什么感覺？
3、電水壺為什么通電后可燒開水？
電風扇、電腦、電水壺都是家用電器，其中的導體通電后都會發熱。這是電流的熱效應。
電流的三大效應：熱效應、磁效應、化學效應。
新知講解
電流的磁效應：
任何通有電流的導線，都可以在其周圍產生磁場的現象，稱為電流的磁效應。
最有貢獻的研究者：丹麥物理學家漢斯·奧斯特
一、電流的磁效應：
新知講解
二、電流的熱效應：
1、電流的熱效應：
電流流過導體時,導體會發熱的現象，稱為電流的熱效應。
2、能量轉化：
電能轉化為熱能。
3、實質：
電流通過導體發熱，實質上就是
電流做功而消耗電能，產生了熱量，
即電能轉化為內能的過程。
視頻：
電流的熱效應
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活動
感受電流通過導體時的發熱現象：
（1）按圖連接成實驗電路，圖中R為一線繞電阻，阻值約為10Ω，電池組電壓 4.5 V，電流表采用 0～0.6 A量程。
（2）閉合開關，觀察電流表示數，并用滑動變阻器調節控制電流約0.3 A。通電 20 s，斷開開關，用手指觸摸電阻R，你有什么感覺？
（3）斷開開關，待R冷卻后，再閉合開關改變滑動變阻器滑片的位置，使通過R的電流增大1倍，通電20s，再次觸摸電阻R，你的感覺有什么不同？
（4）在（3）的基礎上，如果不改變電流，使通電時間
增加1倍，則又如何？
用手指觸摸，感覺電阻R發熱溫度升高。
再次觸摸電阻R，感覺電阻R的溫度比第一次更高。
再次觸摸，感覺電阻R的溫度比第二次更高。
結論：
比較上述實驗現象，可知：
電流通過導體時，導體會發熱，且電流產生的熱量與電流大小，通電時間長短等因素都有關。
電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產生的熱量越多；
電阻和電流相同的條件下，通電時間越長，電流產生的熱量越多。
科學家小注
焦耳及焦耳定律
英國物理學家焦耳是一位靠自學成才的科學家。 焦耳于1840年發表文章，介紹他用四種實驗方法測定熱和功轉換的數量關系，其中一種方法是利用通電金屬絲放出的熱量使水被加熱，根據水溫的升高算出水所吸收的熱量，從而發現了焦耳定律。
焦耳定律指出：通電導體產生的熱量Q與通過導體的電流I的
平方、導體的電阻R和通電時間t成正比。
用公式表示，焦耳定律可寫成： Q=I2Rt
1843年，焦耳寫了《水電解放熱》一文，指出不論儀器如何
安排，線路中所需的全部熱量，等于電池化學變化所放出的能量。
同年他又發表文章明確指出，自然界的能量是不能消滅的，什么
地方消耗了機械能，總能得到相當的熱量。這導致建立了能量守恒定律。
為紀念焦耳在熱學、電學和熱力學方面的貢獻，國際單位制中把能、功以及熱量的單位統一規定為焦耳，簡稱焦（J）。
新知講解
4、焦耳定律：
（1）焦耳定律：
通電導體產生的熱量Q與通過導體的電流I的平方、導體的電阻R和通電時間t成正比。
（2）計算電熱公式：
Q=I2Rt （適用于任何電路）
[其中，I為通過導體的電流，單位：安培（A）；R為導體的電阻，單位：歐姆（Ω）；t為通電時間，單位：秒（S），則Q表示電流產生的熱量，單位：焦耳）]
（3）電熱的單位：
焦耳，簡稱焦，符號J。
（焦耳也是能量和功的單位）。
討論交流
說一說，下列各種家用電器的共同點。
電飯煲
電熨斗
電熱水壺
電熱毯
都是利用電流的熱效應工作的。
電熱器
新知講解
5、電流熱效應的應用：
1）電熱器：
利用電流的熱效應工作的裝置。
常見的電熱器：電飯鍋、電烤箱、電熱水壺、電熱毯等；
2）白熾燈：
白熾燈也是利用電流熱效應工作的：
當電流通過抽去空氣的燈泡中的鎢
絲時，燈絲溫度可達2800℃而達到白熾
狀態，于是產生發光現象。
新知講解
3）煉鋼工業中的電爐煉鋼:
利用電弧放電時產生的1×104℃高溫，熔化鐵及其他原料以冶煉特種鋼, 這是利用了電流的熱效應。
4）宇航員穿著的宇航服 內保持恒溫的裝置，家用的電熨斗、電烤箱等電熱設備也都是利用了電流的熱效應。
新知講解
三、電流的化學效應
1、電流的化學效應：
電流通過導電的液體會使液體發生化學變化，產生新的物質。這種效果叫做電流的化學效應。
2、電流化學效應的典例：
如電解水、電解、電鍍、電離等就屬于電流的化學效應的例子。
新知講解
3、在電流的化學效應中存在著電能和化學能的轉化。
（1）鉛蓄電池：
實驗室與我們日常生活中常用的鉛蓄電池，則是電能與化學能可以雙向轉換的裝置。
蓄電池充電時，電能轉化為化學能；
蓄電池放電時，化學能轉化為電能。
（2）干電池：
干電池則是利用化學能轉化為電能的電源裝置。
科技社會
電的應用與社會發展
1831年8月29日，英國的法拉第發現了電磁感應現象，同年10月28日，法拉第又制成了最原始的發電機－－圓盤發電機。
德國發明家西門于1866年，提出在感應電機中用電磁鐵取代永久磁鐵，并發明了自激勵發電機，大大提高了發電效率，這一技術開創了電機發展的新階段。西門子于1879年在柏林舉辦的貿易展覽會上，展示了世界上最早的有軌電車。
美國發明家愛迪生于1868年發明了電動選舉記錄器；1873年他設計制造了二重發報機，能 在一條線路上發兩個消息，1874年他又制造出四重發報機。1877—1878年，愛迪生發明了碳精受話器，改良了電話機，使送話距離達107英里，同一時期他還發明了留聲機；愛迪生先后找了1600多種耐熱材料，做了幾千次試驗，終于在1879年10月，他用碳絲做成的白熾燈連續 點亮了15個小時，制成了第一個可供實用的電燈；1883年3月，愛迪生發現熾熱燈絲發射熱電子的現象，后人稱之為“愛迪生效應”；1888年，他發明了 電影攝影機。
小資料
交流電的有效值
由于輸電的方便，發電廠都以交流電（AC）作為工業和民用的電力供應。
交流電是大小和方向都隨時間周期性變化的電流。我國民用照明電路的電壓規定為220V，頻率為50Hz，即交流發電機的電樞線圈每分鐘轉動3000次。
人們平時所說家庭電路的電壓為220V是指交流電壓的有效值，所謂有效值是指交流電與某一直流電相比較，在相同時間內在同一電阻上產生的熱量相等；這就是說交流電的有效值是從與直流電產生相同的熱效應來定義的，平時所說的某一交流電壓值或交流電流值都是指交流電的有效值。
課堂練習
1、電流通過電動機做功的過程中，電能轉化為 能；電流通過電燈時，燈絲熾熱發光，電能轉化為 能和 能。電流通過電爐時，電能主要轉化為 能；電流通過電風扇時，電能主要轉化為 能；給蓄電池充電時，電能主要轉化為
能。
其他形式的
熱 光
熱
機械
化學
課堂練習
2、用焦耳定律公式Q=I2Rt計算電流產生的熱量，這個公式適用于（ ）
A.純電阻性用電器，如白熾燈、電爐等
B.電動機、電風扇等家用電器
C.電解、蓄電池充電等
D.對任何用電器都適用
D
課堂練習
3、將光敏電阻R和定值電阻R0、電流表、電壓表連成電路，接在9V的電源上，光敏電阻阻值隨光強變化關系見表：(“光強”表示光強弱程度的物理量，符號為“E”，單位坎德拉，符號為“cd”)
　
分析表中數據可知，光強E＝1.5cd時，光敏電阻的阻值
R＝ Ω，此時電流表的示數為0.5A，則通電1min，R0上產生的熱量為 J。
12
90
課堂練習
4、如圖是研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關的實驗，下列正確的是(　 　)
A．甲中兩個電阻串聯只是為了保證流過兩個電阻的電流相等
B．甲通電一段時間后，左右兩側容器內空氣吸收的熱量之比為1∶2
C．乙是為了研究電流產生的熱量與電阻的關系
D．乙通電一段時間后，左右兩側容器內空氣吸收的熱量之比為1∶4
B
課堂練習
5、如圖所示電路中，當開關S分別與“1”“2”“3”接觸時，各自出現什么現象？出現的現象分別利用了電流的什么效應？
　
(1)與“1”接觸現象： ，效應： 。
(2)與“2”接觸現象： ，效應： 。
(3)與“3”接觸現象： ，效應： 。
電鈴響 電流的磁效應
燈泡發光 電流的熱效應
發生化學反應 電流的化學效應
課堂練習
6、在如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，當開關S由斷開到閉合，電流表兩次示數之比是1∶5。R1與R2的阻值之比和閉合S后產生的熱量之比分別是(　 　)
　
A．4∶1； 1∶4　　　　 　 B．1∶4； 4∶1
C．1∶5； 5∶1 D．5∶1； 1∶5
A
課堂練習
7、如圖甲、乙所示，相同容器中裝了質量都為2kg的純凈水，用不同電加熱器加熱，設加熱器放出的熱量全部被水吸收，得到如圖丙所示的水溫與加熱時間的圖象，已知水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃）。下列說法正確的是（　　）
A．加熱相同時間，兩杯水吸收的熱量相同
B．加熱器1和加熱器2的功率之比是3：2
C．吸收相同的熱量，甲杯中水的末溫比乙杯的高
D．加熱1min時，甲容器中的水吸收熱量為1.68×105J
B
課堂練習
8、如圖裝置，在兩相同燒瓶內裝滿等量煤油，瓶塞上各插入一根粗細相同的玻璃管，瓶內裝入粗細、材料相同的電阻絲R甲和R乙，R甲長度大于R乙，閉合開關，經過一段時間t1后，甲玻璃管液面上升高度h甲____(選填“大于”或“小于”)乙玻璃管液面上升高度h乙。斷開開關，當兩根玻璃管液面回到原來高度后，向右移動滑片，再閉合開關，則甲玻璃管液面上升高度h甲所需時間t2____t1(選填“大于”或“小于”)。
大于
大于
課堂總結
電流的效應及應用
1、電流的效應
2、電流的熱效應：
電流通過導體時，出現發熱現象；
電熱器：利用電流熱效應工作的裝置。
焦耳定律：通電導體產生的熱量Q與通過導體的電流I的平方、導體的電阻R和通電時間t成正比。
Q=I2Rt （適用于任何電路）
3、電流的化學效應：
電流通過導電的液體會使液體發生化學變化，產生新的物質。
例子：電解水、電鍍、電離等
鉛蓄電池：電能與化學能可以雙向轉換的裝置。
充電時，電能轉化為化學能；
放電時，化學能轉化為電能。
板書設計
電流的效應及應用
1、電流的磁效應
2、電流的熱效應：
電熱器
焦耳定律： Q=I2Rt
3、電流的化學效應：
鉛蓄電池：
充電時，電能→化學能；
放電時，化學→電能。
作業布置
1、復習本課時主要內容；
2、完成作業本中相應內容練習；
3、完成學案中“課后鞏固”；
4、復習“6.1”電能的轉化全部內容。
謝謝
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