电流热效应(一)

电流热效应原理
电流热效应原理：
①电阻存在首先需认识到无论是金属半导体还是电解质任何导体内部都存在着一定程度电阻；
②电子运动当电流通过导体时实际上就是自由电子在外加电场作用下定向移动形成电流的过程；
③碰撞产热由于原子晶格固定不动当高速运动电子与其发生碰撞时会将部分动能转移给晶格；
④振动加剧晶格获得能量后会加剧自身振动表现为我们宏观上观察到温度升高现象即为产热；
⑤焦耳定律根据焦耳定律可知发热量Q与电流I平方电阻R成正比与通电时间t成正比即Q=I²Rt；
⑥实际应用电饭煲电熨斗等家用电器正是利用这一原理将电能高效转化为热能来加热食物衣物；
⑦安全隐患但另一方面也带来安全隐患如电线过载发热引发火灾电机绕组温升过高导致绝缘损坏；
⑧散热设计因此在设计电路尤其是大功率设备时需充分考虑散热问题采用风冷水冷等方式降温；
⑨材料选择此外还可选用低电阻率材料增大导线截面积减少接触电阻等方法降低发热量提高效率；
⑩温度系数值得注意的是某些材料电阻率会随温度升高而增大形成正反馈需用热敏电阻进行补偿；
⑪热电效应反之利用某些材料两端存在温差时会产生电动势特性可制成热电偶热电堆用于测温和发电；
⑫发展趋势随着纳米技术超导材料研究深入未来或许能找到在室温下零电阻传输电流的理想导体。

1.6《电流的热效应》教案一、教学设计思路首先利用给金属丝通电发热现象导入课题，让学生体验到原来不仅仅家用电热器会发热，激发学生的探究欲望，再利用多媒体视频和丰富的图片去引导学生学习电热现象，体现了从生活走向物理，从物理走向社会的新课标理念。

教学中以学生为主体，让学生自己设计实验,进行探究.根据认知心理学和建构主义学习理论的观点，在物理课程和现实生活的情境中，教师要尽可能的创造条件让学生自己去发现问题，动手设计实验进行探究，在做中学，在体验、理解和应用的过程中，培养学生的创新能力和实践能力。

因此通过精心设计探究实验，让教师在课堂上做好学生学习的引导者、促进者，一切从学生的实际出发。

二、教学目标：（一）知识与技能1．学生能认识电流的热效应，识别生活中的电热器。

2．学生通过学习，知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。

3．学生通过交流、反馈，了解电流热效应的应用以及控制电流热效应带来的危害。

（二）过程与方法1、学生经历探究的过程，发现相关的物理规律。

2、学生通过交流、设计、分析培养学生利用物理方法解决实际问题的能力。

（三）情感·态度·价值观1、通过经历科学探究的过程，使学生认识实验对人们获取科学理论的重要价值；2、通过对所学知识的应用，体会物理知识来源于生活，服务于社会的理念。

三、教学重难点：重点:通过实验探究电流热效应跟电流和电阻大小的关系。

难点:组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确结论。

四、教学资源：教师用：多媒体课件、焦耳定律演示器、电源、一段电阻丝等。

学生用：焦耳定律演示器、学案、课本。

六、板书设计第四节科学探究：电流的热效应。

电流的5种效应一、电流的热效应1. 定义- 当电流通过导体时，导体会发热的现象称为电流的热效应。

这是因为电流通过导体时，导体中的自由电子与导体中的离子（原子实）发生碰撞，将电能转化为内能，使导体温度升高。

2. 焦耳定律- 定量描述电流热效应的规律是焦耳定律，其表达式为Q = I^2Rt。

其中Q表示热量（单位：焦耳，J），I表示电流（单位：安培，A），R表示电阻（单位：欧姆，Ω），t表示时间（单位：秒，s）。

- 例如，在一个电阻为10Ω的导体中，通入2A的电流，经过5s，根据焦耳定律Q=I^2Rt=(2A)^2×10Ω×5s = 200J，即产生200J的热量。

3. 应用与危害- 应用：电热水器、电熨斗、电饭锅等都是利用电流的热效应工作的。

电热水器内部有电阻丝，当电流通过电阻丝时，电阻丝发热，将水加热；电熨斗的发热芯也是利用电流热效应产生热量来熨烫衣物。

- 危害：电流的热效应在一些情况下会造成危害，例如在输电线路中，由于电流通过导线时会产生热量，如果电流过大或者导线电阻较大，产生的热量过多会导致电能损耗增加，同时可能会使导线温度过高，加速导线的老化甚至引发火灾。

为了减少这种危害，在远距离输电时会采用高压输电的方式，根据P = UI，在输送功率P一定时，电压U升高，电流I就会减小，再根据Q = I^2Rt，电流减小则导线上产生的热量Q会大大减少。

二、电流的磁效应1. 发现- 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。

他发现当导线中有电流通过时，其下方的小磁针会发生偏转，这表明电流周围存在磁场。

2. 安培定则（右手螺旋定则）- 对于直线电流，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

- 对于环形电流，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。

- 例如，在一根通有从左向右电流的直导线周围，根据安培定则，其周围的磁感线是以导线为圆心的同心圆，在导线下方，磁感线方向垂直纸面向里；对于一个环形电流，若电流为顺时针方向，那么其中心轴线上的磁感线方向是垂直于环形平面向里的。

电流的热效应可以通过微观粒子运动的角度进行解释。

在导体中，电流的流动是由带电粒子（通常是电子）的运动所引起的。

当电流通过导体时，带电粒子会与导体原子或分子相互作用，产生能量的传递和转化，导致导体发热。

微观上，电流的流动实质上是电子在导体中的运动。

当电流通过导体时，电子受到电场力的作用，沿着导体中的自由电子路径移动。

在这个过程中，电子会与导体原子或分子发生碰撞，导致能量的传递。

碰撞过程中，电子将部分动能转化为热能。

这是因为碰撞会引起原子或分子的振动，增加它们的平均动能，从而导致导体温度的升高。

这个过程符合能量守恒定律，即电子失去的动能等于导体获得的热能。

因此，电流通过导体时会产生热效应，导致导体发热。

这种热效应在许多电器和电路中是常见的现象，也需要在设计和运用中考虑和控制，以避免过热或损坏设备。

电流的热效应与导体的电阻有关。

电阻较高的导体在相同的电流下会产生更多的热量。

这是因为电阻越高，电子与导体原子或分子碰撞的频率越高，能量转化为热能的过程也更为显著。

1电流的热效应教学目标【知识与能力】1.知道电流的热效应及其应用。

2.知道电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。

3.通过实验，探究并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。

【过程与方法】通过实验探究电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流和通电时间的关系，培养学生设计实验、分析现象、得出结论、通过大量的实验发现了电能转化为内能的定量的规律，这就是著名的焦耳定律。

【情感态度价值观】能从利弊两个方面认识电热现象，体验用辩证的思想观点分析问题。

教学重难点【教学重点】焦耳定律的理解。

【教学难点】通过实验，培养学生提出问题、猜测假设、设计实验方案、动手操作实验的能力。

教学过程新课导入在生产、生活实践中，常常需要用电产生热来为我们效劳。

电热炼钢电热来烧水电暖器电炉实质：电能转化为热能。

它们利用的就是电流的热效应进行新课一、电流的热效应1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。

许多用电器接通电源后，都伴有热现象发生。

〔1〕电热毯就是利用电流的热效应制作的,通电后可以供人们取暖。

〔2〕电灯在工作时把电能转化为内能和光能，人们利用电灯来照明。

〔3〕电炉子在工作时把电能转化为内能，人们利用电炉子来烧水。

例：以下主要利用电流热效应工作的用电器是〔〕A.电烤火炉B.电风扇C.电视机D.答案：D二、实验探究：电流产生的热量与什么因素有关提出问题：电流产生热量大小与什么因素有关呢猜测与假设：电流产生热量大小可能与以下因素有关〔1〕电流产生热量与通电时间的长短有关。

〔2〕电流产生的热量可能与电流的大小有关。

〔3〕电流产生热量导体电阻的大小有关。

实验方法：控制变量法、转化法实验原理：给电阻丝通电，电阻丝通电后放出的热量被煤油吸收，煤油吸收热量后温度升高，电流通过电阻丝做功放出的热量越多，煤油的温度升高得越高。

用温度计测量煤油温度上升的多少，就可以比拟电流通过电阻丝做功放出的热量的多少。

电热器电流的热效应1．电热器是利用电流做功将电能转变为内能的装置，电热器一般都是由电阻构成的．2．焦耳通过大量实验精确地确定了电流产生热量跟电流强度、电阻和时间的关系：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比．即：Q=I2Rt。

它适用于任何用电器热量的计算．(1)电流的热效应跟电阻大小的关系电流通过导体时电能要转化成热，即导体通电要发热．如果电流通过导体电能全部转化为热，电流通过导体消耗电能就等于电能转化为内能。

利用电功公式W=UIt和欧姆定律公式I=U/R可得电能转化成的内能Q=I2Rt，这个关系式表明，在电流相同的条件下，电能转化成内能率跟导体的电阻成正比．对于电流通过时电能全部转化为热的用电器，电能转化为的内能也可表示为Q=U2t/R，这个关系式表明，在电压相同的条件下，电能转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较少．(2)电流通过电热器消耗的电能电流通过电热器消耗的电能全部转化成热，电热器消耗的电能，即产生的热为Q=Pt=I2Rt 或Q=Pt=U2 t/R ．难点：理解电热器产生热量的实验探究过程及分析、归纳实验结论。

二、电流通过电热器所产生热量的多少与哪些因素有关？4．对于电热器产生热量的多少，我们可以进行定性的比较：将火柴棒插入电阻圈中，火柴先被点燃的电阻圈温度升高得多，产生的）（A）导线有绝缘层保护，能隔热（B）导线散热快，所以温度低（C ）通过导线的电流小于通过电熨斗的电流（D ）导线电阻小，产生热量少点拨：电熨斗是利用电流的热效应制成和工作的，电熨斗的发热体和连接导体串连接在电路中，通过的电流相等、发热体的电阻远大于连接导线的电阻，根据电流的热效应跟电阻大小的关系知，在电流相同的条件下，电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多，使得电熨斗很烫，连接导线却不热。

解答：D总结：本题考查运用电流热效应跟电阻大小的关系解释物理现象的能力，理解串联电路各处电流相等和电流相同，通电时间相同时，电能转化成的热跟电阻成正比，是解答本题的关键。

什么是电流的热效应原理一、引言电流的热效应原理是物理学中的一个重要概念，它描述了电流在导体中产生的热量以及与之相关的现象和规律。

在电路中，当电流通过导体时，导体会受到加热。

了解电流的热效应原理对我们理解电路的工作原理以及应用领域具有重要意义。

本文将对电流的热效应原理进行全面、详细、完整和深入的探讨。

二、电流的热效应概述电流的热效应是指在电流通过导体时，导体会发生加热现象。

这一效应是由导体的电阻产生的，即电流通过导体时会产生一定的电阻，而电阻产生的电能将以热能的形式释放出来，导致导体升温。

电流的热效应是热力学第一定律的应用，即能量守恒定律的具体体现。

三、电流的热效应公式电流的热效应可以通过一个简单的公式来描述，即焦耳定律。

焦耳定律可以用来计算电流通过导体时释放的热量：Q=I2⋅R⋅t其中，Q是导体所释放的热量（单位是焦耳，J），I是电流的强度（单位是安培，A），R是导体的电阻（单位是欧姆，Ω），t是电流通过导体的时间（单位是秒，s）。

根据焦耳定律，我们可以看到，导体所产生的热量与电流的强度、导体的电阻以及电流通过的时间有关。

当电流很大、电阻很大或者电流通过时间很长时，导体所获得的热量也会相应增加。

四、导体的阻热特性不同的导体对电流的热效应有着不同的响应。

导体的阻热特性用来描述导体对电流引起的热量的响应速度。

导体的阻热特性可以分为三种：正阻热、负阻热和等阻热。

1.正阻热：正阻热是指导体温度上升随时间推移而逐渐增加的现象。

这是最常见的导体阻热特性，也是大多数常用导体所表现出的特性。

2.负阻热：负阻热是指导体温度上升随时间推移而逐渐减小的现象。

这种特性较为罕见，只有少数导体具有负阻热特性。

3.等阻热：等阻热是指导体温度上升随时间推移保持不变的现象。

等阻热是一种特殊的阻热特性，在某些特定的导体中会出现。

导体的阻热特性对电流的热效应有着重要的影响。

特定导体的阻热特性可以通过实验测量得到，从而对电路的设计和应用提供有价值的参考。