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第十三章 電功和電功率
四、電流的熱效應
動手試試：
(1)燈泡發(fā)光一段時間后，用手觸摸燈泡有什么感覺？
(2)電風扇使用一段時間后，用手觸摸電動機部分有什么感覺？
新課引入
1.能通過生活實例，認識電流的熱效應。
2.知道電流通過導體時產生的熱量和電流、電阻及通電時間的定性關系。
3.理解焦耳定律的內容、公式、單位及其簡單應用。
4.知道利用和防止電熱的場合和方法。
學習目標
電烤箱
電熱水壺
計算機主機
給電熱水壺通電可以給水加熱；
給電烤箱通電可以把食物烤熟；
計算機主機長時間工作后外殼會發(fā)熱。
這些熱量是從哪里來的？
新課引入
1.電流的熱效應：電流通過導體時，導體會發(fā)熱的現象。
新知講解
電流的熱效應
一
燈泡通電后，在剛開始通電不是很熱，可過了一會就很熱，為什么？
導線和電爐絲串聯，為什么電爐絲熱得發(fā)紅而導線并不很熱？
電飯鍋通電后為什么必須按下加熱（煮飯）按鈕開關才能煮熟飯？
2.影響電熱大小的因素
（1）猜想與假設
電流通過導體產生的熱量可能與哪些因素有關？
①可能與通電時間有關，因為通電時間越長，用電器產生的熱量越多；
②可能與電阻有關，因為電爐絲發(fā)熱，而跟電爐絲相連的銅導線卻不太熱；
③可能跟電流有關，因為常聽說，電流大容易引發(fā)火災。
（2）實驗目的
探究電流通過導體產生的熱量跟哪些因素有關。
（3）實驗原理
當電流通過電阻絲時，電流產生的熱量就使瓶中的煤油溫度升高、體積膨脹，即電流做功使電能轉化為物體的內能(W＝Q)。當物體的內能增加時，溫度就會升高，電流產生的熱量越多，溫度計管內的液面就上升的越高，示數就越大，我們可以通過溫度計示數變化的大小來比較電流產生的熱量的多少，從而比較電流做功的多少。
（1）當一個物理量被猜測與多個因素有關，應用什么方法去研究？
控制變量法。
（2）用什么方法和器材去觀察那些不可見的物理量？
轉換法
電熱——氣體（或液體）受熱膨脹，觀察產生熱量的多少。
設計實驗
實驗1：研究電熱與電阻關系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多。
實驗過程與實驗現象
電阻絲
實驗2：研究電熱與電流關系
I = 2I1
I
A
R2= 10 Ω
R = 10 Ω
R2= 10Ω
I1
在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，產生的熱量越多。
電阻絲
R
實驗過程與實驗現象
實驗3：研究電熱與通電時間關系
電阻絲
在電流、電阻相同時，通電時間長的產生的熱量多。
實驗過程與實驗現象
①在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多。
（I與t 相同，R越大，Q越多）
②在通電時間、電阻相同的情況下，電流越大，產生的熱量越多。
（ t與 R相同，I 越大，Q越多）
③在電阻、電流相同的情況下，通電時間越長，產生的熱量越多。
（ R與I 相同，t 越大，Q越多）
實驗結論
為什么選用煤油而不用水？
因為煤油的比熱容小，在相同情況下，煤油的溫度變化大，便于觀察。
導體的電阻越大，通過導體的電流越大，通電時間越長，導體產生的熱量越多，那么導體產生的熱量和電阻、電流及通電時間之間有什么樣的定量關系？
1.焦耳定律
電流通過導體產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。
焦耳定律
二
電流 I 的單位是安（A）
電阻 R 的單位是歐（Ω）
時間 t 的單位是秒（s）
熱量 Q 的單位是焦（J）
2.公式
3.焦耳定律的理論推導
(1)電流通過純電阻導體時所做電功W=UIt
電流通過純電阻導體時所做電
功全部轉化為電熱 Q=W=UIt
對于純電阻導體 U=IR
Q=W=UIt=IRIt=I2Rt
(2)當消耗的電能主要轉化為電機的機械能：（非純電阻電路）
電能→內能+機械能
W＞Q熱
想一想：額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內產生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事
電流相同，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多
Q = W = I2Rt
電壓相同，電阻越小，單位時間內產生的熱量越多
二者并不矛盾，我們在應用公式時應特別注意條件。
1.某電動機上標有“220V，2A”它的線圈電阻為5 ，當它正常工作1分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產生的熱量為多少？如沒有其他能量的損失，則得到多少的機械能？
解：消耗的電能：W總=UIt=220V×2A×60s=26400J
線圈中產生的熱量：Q=I2Rt=(2A)2×5 ×60s=1200J
得到的機械能：W機=W總-Q=26400J-1200J=25200J
4.電熱的利用
凡是需要利用電流熱效應來加熱升溫的用電器都屬于電熱的利用。
如電飯煲、電爐、電熨斗、電熱水器、養(yǎng)雞場的電熱孵化器等。
5.電熱的防止：用電器工作時，將電能轉化為其他形式的能，由于電流熱效應，總有一部分電能轉化為內能，這就需要散熱。
如電視機后蓋的散熱孔、電腦下方的散熱孔等。
電視機、電冰箱加上裝飾罩是好是壞？
1．將規(guī)格都是“220V 180W”的一臺電冰箱、一臺電風扇和一床電熱毯，分別接入同一家庭電路中，若通電時間相同，則下列說法正確的是（　　）
A．電冰箱產生的熱量最多 B．電風扇產生的熱量最多
C．電熱毯產生的熱量最多 D．三者產生的熱量一樣多
C
當堂檢測
2．如圖所示是探究電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，通電一段時間后，右側U形管中液面高度差比左側的大。下列說法正確的是（　　）
A．左側容器中電阻絲的阻值比右側容器中的大
B．該裝置用來探究電流通過導體產生的熱量跟電流大小的關系
C．該裝置可以用來探究電流通過導體產生的熱量
跟通電時間的關系
D．U形管中液面高度發(fā)生變化是因為U形管中
液體的熱脹冷縮造成的
C
3．一臺電動機正常工作時線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2Ω，線圈中通過的電流為10A．這臺電動機工作1s產生的熱量為（　　）
A．3800J B．72200J
C．200J D．4000J
C
課堂小結

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