第4节 电流的热效应

焦耳是英国物理学家。他一生的 大部分时间是在实验室里度过的。 1840年，焦耳通过大量的实验终于 确定了电流产生的热量跟电流的平 方成正比，跟导体的电阻成正比， 跟通电时间成正比，这个规律就是 焦耳定律。 焦耳致力于热功当量的精确测定 达40年之久，他用实验证明“功” 和“热量”之间有确定的关系，为 热力学第一定律的建立确定了牢固 的实验基础。
问题2. 和大功率电炉相连的电线为什么显著发热？
分析：照明电路的电压是一定的，由P=UI可知， 电路中接入大功率电炉时，通过的电流大，在电 线的电阻相同的情况下，跟电炉相连的电线中通 过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得 多。所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同的 时间内，电流通过跟电炉相连的电线产生的热量 比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因 此跟电炉相连的电线显著发热，有可能烧坏它的 绝缘皮，甚至引起火灾。
3．当0.2安的电流通过一金属线时 产生的热量为Q1，若使通过的电流 增加到0.4安时，在相同的时间内产 生的热量为Q2，那么Q2是Q1的 （ B）
A. 2倍 B. 4倍 C. 0.25倍 D. 0.5倍
3.一只“220V45W”的电烙铁，在额定 电压下使用，每分钟产生的热量是多 少？你能用几种方法解此题？ 2 2 U额 P额 U额 R R I P额 P额 U额 P额 Q W UIt I 2 U额 U
Q I 2 Rt
t Q W R
想想议议
从前面的例题知道，额定电压相 同的灯泡，额定功率越大，电阻越 小，单位时间内产生的热量越多。 可是按照焦耳定律，电阻越大，单 位时间内产生的热量越多。二者似 乎有矛盾，这是怎么回事？
电热的利用和防止
电热利用：选用电阻大熔点高 的材料作发热体。如：电热器 电热防止：电热会烧毁导体， 使绝缘体老化。如：设法散热
1.电流通过导体产生的热量
跟——————成正比， 跟—————成正比，
导体的电阻 通电时间 电流的平方
跟————成正比。
2. 两个电热器的电阻比为4︰3
通过相同的电流，在相等的时 间里产生的热量之比为_____； 若两个电热器的电阻相同，通 过的电流强度为1︰3，在相等 的时间里产生的热量之比为 ______。
4 Q1 I ( 4R )t = 2 = Q2 I (3R )t 3
2
比较题一般解法
1、列出状态 2、找出关系 3、进行比较 4、得出结论
I1 = I R 1 = 4R t1 = t
2
Q1 = I12 R1t 1 Q2 = I 2 2 R 2t 2
= I ( 4R )t = I (3R )t
2
I2 = I R 2 = 3R t2 = t
4 Q1 I 2 ( 4R )t = 2 = Q2 I (3R )t 3 4 Q1 = 3 Q2
2. 两个电热器的电阻比为4︰3
通过相同的电流，在相等的时 4︰3 间里产生的热量之比为_____； 若两个电热器的电阻相同，通 过的电流强度为1︰3，在相等 的时间里产生的热量之比为 ______。 1︰9
两个电热器的电阻比为4︰3通过相同的电流， 在相等的时间里产生的热量之比为____
1、列出状态
I1 = I R 1 = 4R t1 = t
I2 = I R 2 = 3R t2 = t
2、找出关系 3、进行比较
Q1 = I12 R1t 1 Q2 = I 2 2 R 2t 2
= I 2 ( 4R )t = I 2 (3R )t
2R 2.公式：Q=I
t
3.电热与电功的关系：
若电流做的功全部用来产生热量 即 Q=W 又∵ W=UIt
根据欧姆定律
U=IR
∴Q=W=UIt=I2Rt
【例题】一根60欧的电阻丝接在36伏的 电源上，在5分钟内共产生多少热量？
【解】
Q = I Rt = (0.6A) × 60Ω× 300s
2 2
36V I= = = 0.6 A R 60Ω
两个电热器的电阻比为4︰3通过相同的电流， 在相等的时间里产生的热量之比为____
比较题一般解法
1、列出状态
2、找出关系
I1 = I R 1 = 4R t1 = t I2 = I R 2 = 3R t2 = t
Q1 = I12 R1t 1 Q2 = I 2 2 R 2t 2
= I 2 ( 4R )t = I 2 (3R )t
U
= 6480J
答：在5分钟内共产生6480焦热量。
问题1. 为什么“觉察不出和灯相 连的电线发热”？
分析：因为电线和灯串联，通过它们的电 流是一样大，又因为灯的电阻比电线的大 得多，所以根据焦耳定律Q＝I2Rt可知， 在相同时间内电流通过灯产生的热量比通 过电线产生的热量大得多。因此，灯泡热 得发光，而电线却感觉不到热。
第4节
电流的热效应
问题1：
灯泡接入电路中时，灯泡和电线中 流过相同的电流，灯泡和电线都要发 热，可是实际上灯泡热得发光，电线 的发热却觉察不出来。这是为什么?
问题2：
假如在照明电路中接入大功率的 电炉，电线将显著发热，有可能烧 坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这 又是为什么？
一 电流的热效应
1.定义：导体中有电流通过的时候， 导体要发热，这种现象叫做电流的 热效应。
2.应用：
电流热效应的应用
二 决定电热的因素
电流？ 电阻？ 通电时间？
三 研究方法
在多个因素中先固定其他因素， 改变一个因素，观察导体放出的 热量与这个因素有什么关系，这 种方法叫做控制变量法。
电热演示实验
焦耳定律
1.内容 ： 电流通过导体产生的热量 跟电流平方成正比，跟导体来自阻成 正比，跟通电时间成正比。