电热器电流热效应讲解分析

电热器 电流热效应讲解分析

知识点一 电热器及影响电流热的因素

1．电流的热效应

由于导体具有电阻，所以当电流通过导体时会发

热，将电能直接转化为内能，这种现象称为电流的热

效应。

2．电热器

主要利用电流的热效应工作的装置，

叫作电热器。主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大，熔点

高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的。它的优点是没有

环境污染且热效率高。

3．探究影响电流热效应的因素

(1)提出问题：电流通过导体时产生的热量的多少跟哪些因素有关呢？

(2)猜想与假设：电炉丝跟连接它的导线是串联的，所以通过它们的电流相等，电炉 丝热得发红，而导线却几乎不发热，由此我们猜想电流的热效应跟电阻有关。

(3)设计实验：如图15 -3 -1(a)所示，将两根阻值不同的电阻丝串联在电路上，两根电阻丝分别放人两个完全相同的广口瓶中，两瓶中装有等质量的煤油，两瓶中各插入一支温度计测量煤油的温度。两根电阻丝串联，通过它们的电流相同，产生热量的多少可以通过两瓶中温度计示数的变化情况来间接显示。

(4)实验器材：电源、开关、导线、两个相同的广口

瓶、煤油、两支温度计、两只阻值不同的电阻丝。

(5)实验过程：按如图15 -3 -1(b)所示的电路图连接好电

路，先记下两个广口瓶中煤油的初温t 0，然后闭合开关，

经过相同的时间，再次记下两个广口瓶中煤油的温度，至

少记录3次，并将实验数据填写在下面的表格中。

(6)实验现象及结论：通过实验我们发现阻值大的电阻丝所在广口瓶内

煤油的温度升高得多，这说明在电流相等时，导体的电阻越大，产生的热

量越多。实验表明：在电流一定时，导体产生的热量跟电阻成正比。

若将上面的实验电路改为并联电路（见图15 -3 -2），就可以探究电压

一定时，导体产生的热量跟导体电阻的关系。实验表明：在电压一定时，

导体产生的热量跟电阻成反比。

6．电流热效应的利用和防止

(1)电流的利用：电热器是利用电流的热效应来加热的设备，比如电热毯、电热水壶、 电炉等。

(2)防止电热的危害：在电动机、电视机等电器中，电热会造成危害，为了防止使用电 器时温度过高引起绝缘材料迅速老化造成危害，应采取措施散热。

【例题精析】

特别警示 电流的热效应是将电能转化为内能。家中使用的电饭锅工作时将电能转化为内能，用以加热食物；洗衣机工作时将电能转化为机械能；录音机工作时要将电能转化为机械能；电视机

工作时主要将电能转化为声能和光能。

【例1】关于电热的下列几个说法，错误的是( )

A，电热会烧毁电器元器件，引发火灾，是有百害而无一利

B．电流通过任何用电器，都或多或少的会产生热量

C．因为电流过大产生电热而烧坏局部电路，可用于整体电路的保护

D．为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热

【例2】家庭中的用电器日益增多，下列各组用电器中利用电流热效应的是( ) A．电饭锅、电风扇、电磁炉B．电热毯、电水壶、电烤炉

C．电熨斗、电冰箱、电风扇D．电吹风、电饭锅、微波炉

【实战演练】

1.在研究电流的热效应跟电阻大小的关系中，实验时应同时保持不变的两个物理量是( )

A．通过它们的电流和加在它们两端的电压

B．通过它们的电流和它们的电阻

C．通过它们的电流和通电时间

D．通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间

2．电炉通过导线接到电路中，电炉丝很热，导线却不热，这是因为( )

A．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流

B．制成电炉丝的材料能发热，制成导线的材料不能发热

C．通过二者的电流相等，电炉丝电阻大，产生热量多

D．通过二者的电流相等，电炉丝电阻小，产生热量多

知识点二焦耳定律

1．内容

的电阻成正比，与通电的时间成正比。

2．公式

Q =I2Rt，Q表示电流通过导体产生的热量，单位是焦耳(J)；，

表示通过导体的电流，单位是安培(A)；R表示导体的电阻，单

位是欧姆(Ω)；t表示通电时间，单位是秒(s)。

3．对焦耳定律的理解

①焦耳定律Q= I2Rt是焦耳通过大量的实验总结出来的一

个实验定律，它揭示了电流通过导体时产生热效应的规律，实

质是定量地表示了电能向内能转化的规律。

②电流通过导体一般都会发热，产生的热量可以用公式Q =I2Rt计算，如果电流通过导体时除了发热还有其他形式的能量产生，发热这一部分能量就用这一公式计算。

③公式中各物理量都是对同一段电路（或同一导体）而言的，也就是对应同一状态而言的。

4．电功和电流产生热量的关系

(1)电功是用电器消耗电能的多少。

(2)对于纯电阻电路，如电炉、电热器等，电流做功全部用来产生热量，电功等于电热，即W=Q

(3)对于非纯电阻电路，如电动机、电风扇等，消耗的电能只有少部分转化为内能，大部分转化为机械能。此时W>Q，在此电路中，只能用公式W=Ult来计算电功，用公式Q= I2Rt 来计算电热，产生的机械能E=W-Q。

【例题精析】

【例3】一台标有“220V 1000W”的电熨斗，在正常使用时，10min内能产生的热量是( )

A．3.6×106J B．6x105J C．104J D．3.6 x 105J

【例4】电阻R1和R2并联接人同一电路中，已知R1和R2的阻值之比为2:1，那么在相同时间内通过R1和R2的电流产生的热量之比Q1: Q2为( )

A.4:1 B．1:4 C．1：2 D．2：1

【实战演练】

1．有三个用电器，其中一个为“220V 60W”电风扇，一个为“220V 60W”白炽灯，另一个是“220V 60W”的电热器，都在额定电压下工作相同的时间，比较这三个用电器产生的热量是( )

A．电风扇最多B．白炽灯最多

C．电热器最多D．都一样多

2．一个1000W的电饭煲和一个1000W的空调在相等的时间内消耗的电能分别为W1、W2；产生的电热分别为Q1、Q2，则W1、W2、Q1、Q2的关系正确的是( )

A.W1=W2、Q1 =Q2

B.W1>W2、Q1 >Q2

C.W1=W2、Q1 >Q2

D.W1

考点一电流的热效应

【例1】（2014．吉林）关于电热的利用，下列说法中正确的是( )

A．电热对我们来说总是有利的

B．电热对我们来说总是不利的

C．电饭锅是利用电流热效应的原理制成的

D．电视机工作过程中没有产生电热

【例2】（2014．梅州模拟）给电动机通电后电动机带动其他机器运转起来，同时电动机的外壳也变得烫手，则下列说法中正确的是( )

A．电能全部转化为机械能

B．电能的一部分转化为机械能，另一部分转化为内能

C．电能全部转化为内能

D．电能的一部分转化为内能是通过克服摩擦力做功来完成的

【随堂演练】

1．（2014．浙江）下列事例中，能防止电热造成危害的是( )

A．收音机、电视机的外壳上开有许多小孔

B．用于烘干物体的电烘箱

C．用电饭锅煮饭

D．大型爆破工程，常常用电热装置引爆炸药

2．（2014．宁阳县模拟）在电源插座上插入一个大功率的电水壶一段时间后，往往会在插座处发热，产生该现象的原因是( )

A．通过插座处的电流比其他地方大

B．插座处的金属导热性能好

C．通过插座处的电量比其他地方多

D．插座处的电阻比较大

考点二焦耳定律

【例3】（2013．泗洪县二模）将一台“220V 100W”的电风扇、一个“220V 100W”的充电器、一把“220V 100W”的电烙铁分别接到220V的电源上，在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是( )

A．电烙铁B．充电器

C．电风扇D．一样多