电流的热效应 课件
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六、电流的热效应
一、电阻与电流的热效应 1.焦耳定律:电流通过导体产生的热量 ,跟电流的二次方、导体的电
阻、通电时间成正比,即 Q=I2Rt.
2.热功率:在物理学中,把电热器在单位时间消耗的 电能叫作热功
Q t
率,即 P= =I2R.
预习交流 1
(1)初中我们学过电功,电流 I通过某段电路,如果电路两端的电压 为 U ,通电时间为 t,则这段时间内的电功为多少?
电熨斗、电热毯、电暖器、电吹风、电饭锅、电炉子、电饭煲、电热
壶等. (2)电路中的保险丝:利用电流的热效应设计而成,它在电流值超出
其允许通过的电流大小时,会因发热过快而使保险丝温度迅速升高.因
为保险丝通常选用熔点较低的合金材料制成,故在温度达到其熔点时
会迅速熔断,从而切断电路,达到保护电路的目的.
一、焦耳定律与热功率
活动与探究
若家用电热锅的部分电路如图所示,通常电热锅有三个挡位,S1、S2、
S3功率分别为 500 W 、800 W 、800 W ,根据你的认识结合电路,说说三个
电阻的大小关系.
答案:据
P
=
U2知,P
R
1<
P
2=
P
3,故
R
1>R
2=R
3.
迁移与应用 例 1下表所示为某品牌电热水器的铭牌信息,由表中信息可
卡住后很快剃须刀就发热,不久后剃须刀就不能用了.你知道为什么吗? 答案:电动小车、பைடு நூலகம்须刀内都有一个电动机,若电动机不转,加在它
两端的电压超过它的额定电压,且电功全部转化为电热,把电动机烧了.
迁移与应用 例 2如图所示为我们日常生活中照明所用的白炽灯泡,当灯
丝通电时,灯丝发热,温度升高,达到白热状态时发光.对于一个“220 V 40 W ”的灯泡,试计算它在正常工作时的灯丝电阻.如果不考虑灯丝电阻随 温度变化,则该灯泡接到 110V的电路上时,其实际功率为多少?如果接到 440 V 的电路上会产生什么后果?
预习交流 2
电炉通电后,电炉丝热得发红,而跟电炉连接的铜导线却不那么热, 这是为什么?
答案:因为电炉丝和铜导线是串联关系,故通过电炉丝的电流与通 过铜导线的电流大小相等,电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于: 前者的电阻大,后者的电阻很小.根据电流通过电阻发热的公式 Q =I2R t, 在电流相同条件下,相同的时间内,电炉丝的发热量比铜导线上的发热 量大得多.因此我们看到电炉通电后,电炉丝热得发红而与之相连的铜 导线却不那么热.
3.对于电流通过时电能全部转化为内能的用电器,电能转化成内能
的多少也可表示为 Q=U2t,这个关系式表明,在电压相同的条件下,电能转
R
化为内能跟导体的电阻成反比.也就是说,在电压相同时,电阻较大的导 体在一定时间内产生的热量较少.
二、电流热效应的应用
活动与探究
小朋友玩的电动小车,当小车通电后若按住不让小车跑,不久车轮 就不转了;电动剃须刀若不及时清理内部垃圾,使用时电动机容易卡住,
间内产热相等,A 正确;由于电动机消耗的电能有一部分要对外做功,所
以电动机消耗的功率大于电炉的功率,由 P 机=U 机 I,P 炉=U 炉 I 知,U 机 I>U 炉 I,所以电动机两端的电压大于电炉两端的电压,因此 B 、C 错,D 正确.
电流热效应的应用
(1)根据电流的热效应,人们制成了各种电热器,如白炽灯、电热水器、
“220 V 1 000 W ”,把它们串联在电压为 220 V 的电路中,相同时间内发热
量较大的是
;将它们并联在 220 V 的电路中,发热量较大的
是
.
答案:甲 乙 解析:由 Q=I2Rt,串联时电流相同,电阻大的发热量大.并联时,由
Q=U2t,电阻小的发热量大.由 R=U2知:甲电炉的电阻大,所以串联时甲的
U 220
由能量关系知 Pt×80% =cm Δt 其中 P=1 500 W ,c=4 200 J/(kg·℃),m =ρV =1×103×60×10-3 kg=60 kg,Δt=65 ℃-25 ℃=40 ℃. 代入数据解得:t=8 400 s. 答案:6.8 A 8 400 s
迁移训练 1甲、乙两只电炉,分别为“220 V 500 W ”和
/ 制造日期
FCD JTHQ860 Ⅲ 60 L 75 ℃ IP×4 A
A
额定电压 额定频率 额定功率 额定内压 容器强度等级
GADTZ000000GB81A1022
220 V 50 Hz 1 500 W 0.75 MPa
A
解析:由表中信息可以读出,该热水器额定功率 P=1 500 W ,额定电
压 U =220 V,所以正常工作时的电流 I=P=1 500 A=6.8 A.
计算出该热水器正常工作时的电流约为多少安?利用该热水器将一满 桶水由 25℃加热到 65℃需要多长时间〔? 已知水的密度是 ρ=1×103kg/m 3,
比热容是 c=4 200 J/(kg·℃),设加热效率为 80% 〕
型号 容积 额定最高 温度 防水等级 加热效率 等级 24 h 能耗 等级 出厂编号
(2)我们家庭中通常用如图所示的电能表来量度家中每月的用电量, 其单位通常用“度”或“千瓦时”表示,已知 1度=1千瓦时,则 1度电相当于 多少焦耳的电能?
答案:(1)U It (2)1度=1千瓦时=1×103 W ×3 600 s=3.6×106 J.
二、电流热效应的应用
1.白炽灯 (1)白炽灯发光原理:利用电流热效应,使通电的金属丝温度升高,达 到白热,从而发光. (2)以美国发明家爱迪生和英国化学家斯旺为代表的一批发明家, 发明和改进了白炽灯. 2.电能的转化 (1)电流通过电动机时,电能主要转化为机械能,只有一部分转化成 内能,这时电功率大于(选填“大于”“等于”或“小于”)热功率. (2)电流通过白炽灯泡时,电能全部转化为内能,这时电功率等于热 功率.
解析:灯泡标有“220 V 40 W ”,说明当灯泡两端加上额定电压 220
V 时,功率将达到额定功率 40 W .
由
P
额=U额R 2得
R=U额2=2202
P额 40
Ω=1 210 Ω.
当电压 U=110 V 时,P=U2=1102 W =10 W .
R 1 210
当电压 U=440 V 时,超过灯泡额定电压一倍,所以灯泡会烧坏.
答案:1 210 Ω 10 W 灯泡会烧坏
迁移训练 2一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻
相同,都通过相同的电流,在相同的时间内( ) A.电炉产热和电动机产热相等 B .电炉两端电压大于电动机两端电压 C .电炉两端电压等于电动机两端电压 D .电动机消耗的功率大于电炉的功率
答案:AD 解析:由于电炉与电动机电阻相等,电流也相等,由 Q=I2Rt 得,相同时
R
P
发热量较大,并联时乙的发热量较大.
1.电流的热效应:电流通过导体时能使导体的温度升高,电能转化 成内能,这就是电流的热效应.
2.额定电压和额定功率 (1)用电器的额定功率是指用电器在额定电压下的功率,这时用电 器能安全有效地工作.当电压不符合规定条件时,用电器的功率按实际 的电压和电流来计算. (2)用电器上常标有“××V ××W ”,指的是用电器的额定电压和额定 功率.当电压未达到额定值时用电器一般不能正常工作,电压大于额定 值时会烧毁用电器.有些电路元件上标有“××W ××A”,指的是这个元件 的额定功率和允许通过的最大电流.
一、电阻与电流的热效应 1.焦耳定律:电流通过导体产生的热量 ,跟电流的二次方、导体的电
阻、通电时间成正比,即 Q=I2Rt.
2.热功率:在物理学中,把电热器在单位时间消耗的 电能叫作热功
Q t
率,即 P= =I2R.
预习交流 1
(1)初中我们学过电功,电流 I通过某段电路,如果电路两端的电压 为 U ,通电时间为 t,则这段时间内的电功为多少?
电熨斗、电热毯、电暖器、电吹风、电饭锅、电炉子、电饭煲、电热
壶等. (2)电路中的保险丝:利用电流的热效应设计而成,它在电流值超出
其允许通过的电流大小时,会因发热过快而使保险丝温度迅速升高.因
为保险丝通常选用熔点较低的合金材料制成,故在温度达到其熔点时
会迅速熔断,从而切断电路,达到保护电路的目的.
一、焦耳定律与热功率
活动与探究
若家用电热锅的部分电路如图所示,通常电热锅有三个挡位,S1、S2、
S3功率分别为 500 W 、800 W 、800 W ,根据你的认识结合电路,说说三个
电阻的大小关系.
答案:据
P
=
U2知,P
R
1<
P
2=
P
3,故
R
1>R
2=R
3.
迁移与应用 例 1下表所示为某品牌电热水器的铭牌信息,由表中信息可
卡住后很快剃须刀就发热,不久后剃须刀就不能用了.你知道为什么吗? 答案:电动小车、பைடு நூலகம்须刀内都有一个电动机,若电动机不转,加在它
两端的电压超过它的额定电压,且电功全部转化为电热,把电动机烧了.
迁移与应用 例 2如图所示为我们日常生活中照明所用的白炽灯泡,当灯
丝通电时,灯丝发热,温度升高,达到白热状态时发光.对于一个“220 V 40 W ”的灯泡,试计算它在正常工作时的灯丝电阻.如果不考虑灯丝电阻随 温度变化,则该灯泡接到 110V的电路上时,其实际功率为多少?如果接到 440 V 的电路上会产生什么后果?
预习交流 2
电炉通电后,电炉丝热得发红,而跟电炉连接的铜导线却不那么热, 这是为什么?
答案:因为电炉丝和铜导线是串联关系,故通过电炉丝的电流与通 过铜导线的电流大小相等,电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于: 前者的电阻大,后者的电阻很小.根据电流通过电阻发热的公式 Q =I2R t, 在电流相同条件下,相同的时间内,电炉丝的发热量比铜导线上的发热 量大得多.因此我们看到电炉通电后,电炉丝热得发红而与之相连的铜 导线却不那么热.
3.对于电流通过时电能全部转化为内能的用电器,电能转化成内能
的多少也可表示为 Q=U2t,这个关系式表明,在电压相同的条件下,电能转
R
化为内能跟导体的电阻成反比.也就是说,在电压相同时,电阻较大的导 体在一定时间内产生的热量较少.
二、电流热效应的应用
活动与探究
小朋友玩的电动小车,当小车通电后若按住不让小车跑,不久车轮 就不转了;电动剃须刀若不及时清理内部垃圾,使用时电动机容易卡住,
间内产热相等,A 正确;由于电动机消耗的电能有一部分要对外做功,所
以电动机消耗的功率大于电炉的功率,由 P 机=U 机 I,P 炉=U 炉 I 知,U 机 I>U 炉 I,所以电动机两端的电压大于电炉两端的电压,因此 B 、C 错,D 正确.
电流热效应的应用
(1)根据电流的热效应,人们制成了各种电热器,如白炽灯、电热水器、
“220 V 1 000 W ”,把它们串联在电压为 220 V 的电路中,相同时间内发热
量较大的是
;将它们并联在 220 V 的电路中,发热量较大的
是
.
答案:甲 乙 解析:由 Q=I2Rt,串联时电流相同,电阻大的发热量大.并联时,由
Q=U2t,电阻小的发热量大.由 R=U2知:甲电炉的电阻大,所以串联时甲的
U 220
由能量关系知 Pt×80% =cm Δt 其中 P=1 500 W ,c=4 200 J/(kg·℃),m =ρV =1×103×60×10-3 kg=60 kg,Δt=65 ℃-25 ℃=40 ℃. 代入数据解得:t=8 400 s. 答案:6.8 A 8 400 s
迁移训练 1甲、乙两只电炉,分别为“220 V 500 W ”和
/ 制造日期
FCD JTHQ860 Ⅲ 60 L 75 ℃ IP×4 A
A
额定电压 额定频率 额定功率 额定内压 容器强度等级
GADTZ000000GB81A1022
220 V 50 Hz 1 500 W 0.75 MPa
A
解析:由表中信息可以读出,该热水器额定功率 P=1 500 W ,额定电
压 U =220 V,所以正常工作时的电流 I=P=1 500 A=6.8 A.
计算出该热水器正常工作时的电流约为多少安?利用该热水器将一满 桶水由 25℃加热到 65℃需要多长时间〔? 已知水的密度是 ρ=1×103kg/m 3,
比热容是 c=4 200 J/(kg·℃),设加热效率为 80% 〕
型号 容积 额定最高 温度 防水等级 加热效率 等级 24 h 能耗 等级 出厂编号
(2)我们家庭中通常用如图所示的电能表来量度家中每月的用电量, 其单位通常用“度”或“千瓦时”表示,已知 1度=1千瓦时,则 1度电相当于 多少焦耳的电能?
答案:(1)U It (2)1度=1千瓦时=1×103 W ×3 600 s=3.6×106 J.
二、电流热效应的应用
1.白炽灯 (1)白炽灯发光原理:利用电流热效应,使通电的金属丝温度升高,达 到白热,从而发光. (2)以美国发明家爱迪生和英国化学家斯旺为代表的一批发明家, 发明和改进了白炽灯. 2.电能的转化 (1)电流通过电动机时,电能主要转化为机械能,只有一部分转化成 内能,这时电功率大于(选填“大于”“等于”或“小于”)热功率. (2)电流通过白炽灯泡时,电能全部转化为内能,这时电功率等于热 功率.
解析:灯泡标有“220 V 40 W ”,说明当灯泡两端加上额定电压 220
V 时,功率将达到额定功率 40 W .
由
P
额=U额R 2得
R=U额2=2202
P额 40
Ω=1 210 Ω.
当电压 U=110 V 时,P=U2=1102 W =10 W .
R 1 210
当电压 U=440 V 时,超过灯泡额定电压一倍,所以灯泡会烧坏.
答案:1 210 Ω 10 W 灯泡会烧坏
迁移训练 2一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻
相同,都通过相同的电流,在相同的时间内( ) A.电炉产热和电动机产热相等 B .电炉两端电压大于电动机两端电压 C .电炉两端电压等于电动机两端电压 D .电动机消耗的功率大于电炉的功率
答案:AD 解析:由于电炉与电动机电阻相等,电流也相等,由 Q=I2Rt 得,相同时
R
P
发热量较大,并联时乙的发热量较大.
1.电流的热效应:电流通过导体时能使导体的温度升高,电能转化 成内能,这就是电流的热效应.
2.额定电压和额定功率 (1)用电器的额定功率是指用电器在额定电压下的功率,这时用电 器能安全有效地工作.当电压不符合规定条件时,用电器的功率按实际 的电压和电流来计算. (2)用电器上常标有“××V ××W ”,指的是用电器的额定电压和额定 功率.当电压未达到额定值时用电器一般不能正常工作,电压大于额定 值时会烧毁用电器.有些电路元件上标有“××W ××A”,指的是这个元件 的额定功率和允许通过的最大电流.