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(共28張PPT)
第3章
能量轉(zhuǎn)化與守恒
第6節(jié) 電能
第4課時 常用電熱器
一、電流的熱效應(yīng)
電流的熱效應(yīng)
1
電流通過各種導體時，會使導體的溫度升高，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。
概念：
電流通過導體發(fā)熱的過程實質(zhì)上是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。
實質(zhì)：
各種各樣的電熱器都是利用電流的熱效應(yīng)工作的。
應(yīng)用：
常見的電熱器
2
電熱的利用與防止
3
電熱的優(yōu)點: 清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。
缺點：①在家庭電路中，由于長期的電流熱效應(yīng)，導線外的絕緣層會加速老化，甚至會燒毀絕緣層而引發(fā)火災(zāi)；
②電流的熱效應(yīng)會影響家用電器的使用性能和壽命。
二、電熱跟哪些因素有關(guān)
電流通過導體會產(chǎn)生熱，電流通過導體產(chǎn)生的熱的多少與哪些因素有關(guān)？
探究：電熱跟哪些因素有關(guān)
1.猜想與假設(shè)
2.實驗方法
(1)可能與導體電阻的大小有關(guān)，R越大，Q越大。
(2)可能與電流的大小有關(guān)，I 越大，Q越大。
(3)可能與通電時間的長短有關(guān)，t 越大，Q越大。
控制變量法、轉(zhuǎn)換法
3.實驗器材：煤油、電阻絲R甲燒瓶與玻璃管相當于液體溫度計，只要比較2根玻璃管內(nèi)液面上升的高度，就可以比較出液體溫度上升的高低，進而比較2根電阻絲放出熱量的多少。
轉(zhuǎn)換法
4.設(shè)計并進行實驗
（1）研究電阻大小對電熱的影響
控制電流和通電時間相同，
電熱絲的電阻不同。
① 將2根不同的電阻絲串聯(lián)在電路中，標出2根玻璃管內(nèi)液面的位置。
④ 比較2根玻璃管內(nèi)液面上升的高度，可以得出：當電流相等時，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。
② 閉合開關(guān)，記下電流表的讀數(shù)。
③ 經(jīng)過一段時間后，標出2根玻璃管內(nèi)液面的位置。
（2）研究電流大小對電熱的影響
控制電阻和通電時間相同，改變電路中的電流。
⑦ 與上次該玻璃管內(nèi)液面上升的高度相比，可以推測得出：當電阻相等時，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量就越多。
⑤ 當2根玻璃管中的液面降回到原來的高度后，減小滑動變阻器的阻值，閉合開關(guān)，記下電流表的讀數(shù)。
⑥ 經(jīng)過與第一次相同時間的通電后，標出甲瓶（或乙瓶）玻璃管內(nèi)液面的位置。
5. 實驗結(jié)論
電熱跟電阻、電流和通電時間有關(guān)。
①電流和通電時間相等時，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱越多。
②電阻和通電時間相等時， 電流越大，電流產(chǎn)生的熱越多。
③電流和電阻相等時，通電時間越長，電流產(chǎn)生的熱越多。
顯然，通電的時間越長，電流產(chǎn)生的熱量就越多。
三、焦耳定律
電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
這個規(guī)律叫做焦耳定律，它是由英國科學家焦耳最先發(fā)現(xiàn)的。
1.焦耳定律的內(nèi)容
2.焦耳定律的公式
P=I2Rt
電流 I 的單位是安（A），電阻 R 的單位是歐（ ），時間 t的單位是秒（s）。
1 J=1 A2 Ω s。
思考與討論
電吹風機工作時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和機械能；
電熨斗工作時電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能， 電熨斗工作時可以認為是將電能全部轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能。
（1）電吹風機和電熨斗通電時都會發(fā)熱，哪種用電器可以認為是將電能全部轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能？
若電流做的功全部用來產(chǎn)生熱量即:Q = W
又∵W = UIt
根據(jù)歐姆定律U = IR
∴Q = W = UIt = I2Rt
（2）利用電功公式和歐姆定律推導焦耳定律的公式
3.焦耳定律的應(yīng)用
（1）在加熱狀態(tài)下，電飯鍋正常工作30分鐘產(chǎn)生多少熱量？
（2）在保溫狀態(tài)下，電飯鍋消耗的功率多大？
例：下圖是電飯鍋的電路圖。電飯鍋工作時有兩種狀態(tài)：當自動開關(guān)S接通時，電飯鍋處于加熱狀態(tài)，將鍋內(nèi)的水加熱直到燒開；當自動開關(guān)S斷開時，電飯鍋處于保溫狀態(tài)。圖中R2是加熱用的電熱絲，阻值為55歐；R1是電阻，阻值為145歐。試求:
解：（1）在加熱狀態(tài)下， 開關(guān)S接通，電路中只接入了電熱絲R2，
通過R2的電流：
根據(jù)焦耳定律， R2上產(chǎn)生的熱量：
Q=I2R2t=（4 安）2×55 歐×30×60 秒=1.584×106 焦
（2）在保溫狀態(tài)下，開關(guān)S斷開，電阻R1與電熱絲R2串聯(lián)，
假設(shè)此時電路中的電流為I′，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點：U=U1+U2=I′R1+I′R2
電飯鍋消耗的功率：P′=U I′=220 伏×1.1 安=242 瓦
電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時，計算電熱用什么公式？
電能沒有全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時，計算電熱用什么公式？
（1）電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（純電阻電路）時，計算電熱的公式：
（2）電能沒有全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（非純電阻電路）時，Q=I2Rt 。
純電阻電路中，電流做多少功，就將多少電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。
思考與討論
一、電流的熱效應(yīng)
1.電流的熱效應(yīng)
概念、實質(zhì)、應(yīng)用
2.常見的電熱器
3.電熱的利用與防止
課堂小結(jié)
二、電熱跟哪些因素有關(guān)
電流產(chǎn)生的熱量多少與電流大小、電阻大小以及通電時間的長短都有關(guān)。
①電流和通電時間相等時，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱越多。
②電阻和通電時間相等時， 電流越大，電流產(chǎn)生的熱越多。
③電流和電阻相等時，通電時間越長，電流產(chǎn)生的熱越多。
三、焦耳定律
1.內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
2.公式： Q=I2Rt
3.計算電熱
（1）純電阻電路
（2）非純電阻電路 Q=I2Rt
課堂測評
1.下列常見家用電器中不是利用電流熱效應(yīng)工作的是（ ）
A. 電爐　
B. 電動機
C. 電飯鍋
D. 電熨斗
B
2.關(guān)于電流通過導體時產(chǎn)生的熱量，以下說法正確的是（ ）
A.根據(jù)Q=I2Rt可知，電阻越大，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多
B.根據(jù) 可知，電阻越大，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越少
C.根據(jù)Q=UIt可知，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與電阻無關(guān)
D.根據(jù)Q=I2Rt可知，在電流一定時，電阻越大，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多
課堂測評
D
課堂測評
3.電熨斗通電一段時間后變得很燙，而連接電熨斗的導線卻不怎么熱，這主要是因為（ ）
A.導線的絕緣皮隔熱
B.導線散熱比電熨斗快
C.通過導線的電流小于通過電熨斗的電流
D.導線的電阻遠小于電熨斗電熱絲的電阻
D
課堂測評
Q = I2Rt =(0.6安)2×60歐×5×60秒 =6480焦
4.一根阻值為60歐的電阻絲接在電壓為36伏的電源兩端，在5分鐘內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量
解:
I =　 =　　　= 0.6安
U
R
36 伏
60 歐
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