初中九年级物理 第13章 第四节 电流的热效应课件

探究3 电热的利用和防止 1.根据电流做功的实质分析电热的利用及电热器的优缺点? 参考答案:电热的利用:电热器是利用电来加热的设备。电流通 过导体,导体就要发热,电热器就是利用这种现象制成的。电热 器工作过程中,消耗的电能转化成热。电热器的主要工作部分 是发热体,它是用电阻大、熔点高的金属电阻线绕在绝缘材料 上制作的。 电热器优点:清洁、无污染、热效率高,且便于控制和调节。有 时也有不利的作用:如果损坏用电设备,容易发生火灾等。
①思路:需控制
、
。
参考答案:电阻 电流 通电时间
不变,改变
②总结结论:实验中发现,通电时间越长,瓶中的温度上升得越
高,说明了
。
提示:同一个瓶中的电阻不变,通过电阻的电流不变,通电时间
越长,温度计示数变化越大,表明电流通过导体产生的热量跟通
电时间有关。
参考答案:电流通过导体产生的热量跟通电时间有关,通电时间
四 电流的热效应
体验 电流的热效应 活动:在电饭锅内装入等质量的初温相同的水,加热。观察电饭 锅中的水及其导线的发热情况。 活动1:加热两分钟,用温度计测量锅内水的温度,并用手摸导线 感受其温度。 活动2:加热五分钟,用温度计测量锅内水的温度,并用手摸导线 感受其温度。 活动3:加热十分钟,用温度计测量锅内水的温度,并用手摸导线
(1)该电热课椅消耗的最大功率是多少瓦? (2)当脚踏处于“中温挡”时,电热课椅在10s内产生的热量是 多少焦?
【思路导引】按照以下思路思考： 发热的挡位高低→电压一定时，根据公式 P ,U电2 阻大，功
R
率小，挡位低；电阻小，功率大，挡位高→用Q=I2Rt计算电流
产生的热量。
【精讲精析】本题考查了电路分析和电热的计算。
来反映的(选填“温
度计示数”或“加热时间”)。
(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,小明选用煤油而
不用水做实验,是因为煤油的比热容
(选填“大于”或
“小于”)水的比热容。
(3)通电一定时间后,乙瓶中的温度计示数升高得快,由此得出
的实验结论是________________________________________。
(2)探究电流热效应与电流的关系
①思路:需控制
、
。
参考答案:电阻 通电时间 电流
不变,改变
②根据探究目的连接电路(R3=R4)
提示:根据探究思路,要探究电流热效应与电流的关系,需控制 电阻和通电时间相同,改变电流,故需要利用两个相同的电阻丝, 为了使通过的电流不同,故需要用两个滑动变阻器与两个电热 丝分别串联,再将其并联在电路中。
二、焦耳定律
电流的平方
1.内容:电流通过正导比体时产生的热量正跟比___________成正比,跟
导体的电Q阻=I成2R_t____,跟通电时间成_____。
2.公式:______。
3.单位:Q-J,I-A,R-Ω ,t-s。
4.变形公式:
I Q 。
(1)求电流: Rt
R
(2)求电阻:

Q。 I2t
越长,产生的热量越多
6.交流与评估: (1)在实验中,滑动变阻器的作用是: ①__________________________________________________; ②__________________________________________________。 提示:把滑动变阻器接入电路,增大了电路中的电阻,可以限制 电路中的电流,有保护电路的作用;另外,选用两个阻值相同的 电阻,各串联一个滑动变阻器,通过调节滑动变阻器的阻值,在 相同的时间内通过大小不同的电流,比较使质量相同的同种液 体温度升高的情况,判断电阻产生热量的多少。 参考答案:①保护电路 ②改变电阻中的电流
_______、_______或在发热部位安装_______等方法散热。
考点1 电流热效应与哪些因素有关 【典例1】小明利 用如图所示的实验装置探究“导体产 生的热量与电阻大小的关系”。甲、 乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤 油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬 合金丝的电阻小。
(1)实验中煤油吸热的多少是通过
探究1 电流热效应与哪些因素有关
结合“体验”,思考以下问题,
1.电流的热效应:通过“体验”可知,电流通过导体时,将
能转化为
能,导体发热。这种现象即
为电流的热效应。
提示:电流的热效应是指电流通过导体时,将电能转化成热(内)
能。
参考答案:电 热(内)
2.猜想与假设:通过体验和日常现象,电流的热效应与_______、
(1)S2接a触点时，R3单独接入电路，脚踏处于“高温挡
U2 R3

(220 V)2 400
121 W
(2)S2接c触点时，R3和较小的电阻R2串联接入电路，脚踏处于
“中温挡”，
I中挡

U R2 R3
150
220 V 400

0.4
A
(4)在该实验中,两电热丝放热的多少,通过煤油升温的高低来 反映,这是转换法;两电热丝串联,控制电流及通电时间相等, 而电阻大小不同,这是控制变量法。 答案:(1)温度计示数 (2)小于 (3)在电流和通电时间相同时,导体电阻越大产生的热量越多 (4)控制变量法或转换法(填对一个即可)
【方法归纳】利用转化法和控制变量法 (1)转化法:通过温度计变化的示数判断放出热量的多少。 (2)控制变量法: ①探究与电流的关系:需要用到滑动变阻器和两个相同的电热 丝,且要并联连接。 ②探究与电阻的关系:将两个不同的电热丝串联连接。 ③探究与通电时间的关系:用同一个电路,改变加热时间。
考点2 电热的计算 【典例2】武汉市某小学的学生发明的电热 课椅获得了国家专利。有一种电热课椅主要由坐垫和脚踏组 成,它的电路示意图如下。坐垫内的电热丝R1、R2的阻值分别 为260Ω 、150Ω ,脚踏内的电热丝R3的阻值为400Ω 。闭合开 关S1,调节开关S2,可以使脚踏分别处于“低温挡”“中温挡” 和“高温挡”。(不考虑温度的变化对电阻的影响)
用控制变量法。由体验可知,导体产热的多少是通过用温度计
测量水的温度变化看出来的,所以还用到转换法。
参考答案:控制变量法 转换法
4.测量器材:实验中为了明显观察到导体产热的变化,所以应选
用的液体是
;为了方便研究产热多少与电流大小
的关系,还应选用的器材是
。
提示:液体的比热容越小,吸收相同的热量,温度升高得越明显;
2.根据电流的热效应分析为什么要防止电热的危害? 参考答案:防止电热的危害:用电器中通过电流时产生的热会使 导体的温度升高,使用电器不能正常工作,并且使绝缘材料迅速 老化,造成危害。因此,在制作和使用电器时要采取有效措施进 行散热,以防止电热造成的危害。例如,电视机和电脑的散热窗 都是为了防止电热的危害。
一、电流的热效应
发热
1.定义:电流通过导体时,导体会_____的现象。
2.影响因素:电流、通电时间、电阻越。大 (1)在电流和通电时间相同时,电阻_____,产生的越热大量就越多。
(2)在电阻和通电时间相同时,通过电越阻长的电流_____,产生的热
量越多。
(3)在电阻和电流相同时,通电时间_____,产生的热量越多。
(4)该实验中用到的研究物理问题的方法是________________
____________________________________________________。
【思路导引】
【精讲精析】本题考查导体产生的热量与电阻大小关系的实验 探究。(1)实验前,甲、乙中的煤油温度相同,在实验过程中,两 电热丝放热,煤油吸热,温度升高,故煤油吸热的多少是通过温 度计的示数来反映的。(2)在吸收相等热量和等质量的情况下, 因煤油的比热容小于水的比热容,根据Q吸=cmΔt可知煤油升温 比水显著,实验效果明显。(3)由题图可知,两电热丝串联,通过 的电流及通电时间相等,乙瓶中的温度计示数升高得快,说明乙 瓶中电阻较大的镍铬合金丝放热多,故可得出结论:在电流和通 电时间相同时,导体电阻越大产生的热量越多。
t

Q I2R
。
(3)求通电时间:
三、电流热效应的利用、危害及防止
1.利用:
电熨斗 电取暖器 电饭煲
(1)家用电热器:___孵__化__器、___电__烤__箱__、_烘__干__机__。
升温 (散2)热生孔产用电散热热器片:_______、_______、电__风__扇___。
2.危害及防止:为避免用电器因_____而被烧毁,可采用设置
、
有关。
提示:由体验可看出,通电时间越长,产热越多;电阻越大,产热
越多,故导体的产热多少与通电时间和电阻大小有关。根据生
活现象,一般通过导体的电压越大,它的电流越大,导体发热也
越多,故还可以猜想电流的热效应与通过导体的电流有关。
参考答案:通电时间 电阻大小 电流
3.实验方法:
和
。
提示:导体产热与多个因素有关,为了保证探究的准确性,应采
1.下列用电器中，利用电流热效应工作的
是( )
A.电视机
B.电热毯
C.电风扇
D.电脑
【解析】选B。本题考查了电热的利用。电流的热效应是指电
流通过导体时电能转化成热的现象，电热毯是利用电流的热
效应工作的。 电视机、电脑主要是将电能转化为光能和声能，
电风扇主要是将电能转化为机械能。故选B。
2.电烙铁通电一段时间后变得很烫，而连接 电烙铁的导线却没有明显发热，这主要是因为( ) A.导线的绝缘皮隔热 B.导线散热比电烙铁快 C.通过导线的电流小于通过电烙铁的电流 D.导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻 【解析】选D。本题考查了电热与电阻的关系。导线与电烙铁 串联，通过的电流相同，由于导线的电阻远小于电烙铁电热丝 的电阻，根据公式Q=I2Rt可知，导线产生的热量远小于电烙铁 产生的热量，故选D。
在电压一定时,电阻越大,电流越小,所以为了方便改变电流大
小,可选用滑动变阻器接入电路。
参考答案:煤油 滑动变阻器
5.实验设计及分析:
(1)探究电流热效应与电阻的关系
①思路:需控制
、
变
。
参考答案:电流 通电时间 电阻
不变,改
②根据探究目的连接电路(R1<R2)。
提示:根据探究思路可知,需控制电流和通电时间相同,故需要 使两个电热丝串联,且保证两个电热丝的材料不同,才能改变电 热丝的电阻。 参考答案:如图所示
(1)对比三次活动中温度计示数的变化,可看出,随着通电时间
的加长,锅内水的温度越来越
(选填“高”或
“低”)。
(2)对比在相同时间内,电饭锅和导线的温度,可看出,在相同时
间内,
产的热多。
提示:(1)高 (2)电饭锅
1.电流的热效应与哪些因素有关? 2.焦耳定律内容和公式分别是什么? 3.电流热效应有哪些应用和危害?
③总结结论:实验中发现,B瓶中的温度上升明显,由此得出结 论___________________________________________________。 提示:两个电阻串联,通过两个电阻的电流相等,在相等的时间 内,电阻大的电热丝放出的热量多,说明电流产生的热量跟电阻 有关。 参考答案:电流通过导体产生的热量跟电阻有关,电阻越大产生 的热量越多
(2)实验中为什么选用煤油而不是水? 提示:由于煤油的比热容比水的比热容小,吸收相同的热量后, 煤油升高的温度高,实验现象明显。 参考答案:煤油的温度变化明显
探究2 焦耳定律及其应用
1.根据电流热效应的影响因素,可知电流通过导体产生的热量
跟
有关,在焦耳经过大量的实验后,得出电流
通过导体产生的热量跟
成正比,跟
成
正比,跟
成正比。用公式可以表示
为
参考答案:电流、导体的电阻、通电时间 电流的平方 电阻
通电时间 Q=I2Rt
2.根据焦耳定律及欧姆定律，在纯电阻电路中，如何用电压或
电功率求解？
参考答案： Q

I2Rt

U2 R
t

Pt。
3.焦耳定律的适用范围是___________。 提示：焦耳定律是一个实验定律，它可以针对任何导体，它的 适用范围很广。只要遇到电流热效应的问题，都可以使用焦耳 定律。 参考答案：所有电路
Q I中2 挡 (R 2 R3 )t (0.4 A)2 (150 400 ) 10 s 880 J
答案：(1)121 W (2)880 J
【方法归纳】电热的计算
应用公式 基本公式
电热(焦耳定律) Q=I2Rt
导出公式
Q U2 t UIt R
适用范围
普遍适用
仅适用于纯电阻电路,且 W=Q
参考答案:如图所示
③总结结论:实验中发现,B瓶中的温度上升明显,由此得出结
论
。
提示:调节滑动变阻器,使滑动变阻器的电阻不同,电流不同,加
热相同的时间,发现电流大的煤油温度升高得多,说明产生的热
量跟电流有关。
参考答案:电流通过导体产生的热量跟电流有关,电流越大产生
的热量越多
(3)探究电流热效应与通电时间的关系