第4节 科学探究：电流的热效应.ppt

上周六，小刚同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要 看电视。当爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开， 很高兴。 可是 ，后来发现小刚说了谎。
用手一摸电视机后盖
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
电热器
水用管状电热器
电炉
热得快
电热水壶
电热毯
它们的共同点是? 内部具有电热丝
电饭煲
温度升高量/℃ 1.5 6.0
越大 ，其产生的热量_______ 越多 。 由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流________ (3)若要探究电热器产生的热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时 B 串联 选择图乙中______( 选填“A”或“B”)烧瓶与图甲中的烧瓶________( 选填“串联” 或“并联”)。
电熨斗
电热器：利用电热丝直接将电能转化为内能的装置
注意：微波炉、电磁炉因为没有电热丝所以不属于电热器
一、电流的热效应
• 电流通过导体时电能转化为热，这 个现象叫做电流的热效应。
电热器是利用电流热效应工作的装置
电热的利用和防止
利用：电热器:用电来加热的设备 主要部分——发热体 工作原理：电流热效应 如：电熨斗、电烙铁、电炉等 防止： 电视机加散热窗 计算机、电动机等还要加风扇
图16－4－2
类型二
电热的计算
例2 如图16－4－3所示为一台两挡式电热水器的内部简化电路，S为温控开关，当S 接a时电路中的电流为5 A，当S接b时电路的电功率为22 W，求： (1)R1的电阻。 (2)高温挡时电路的电功率。 (3)在低温挡工作10 min，电流通过R2产生的热量。
[答案](1)当 S 接 a 时，电路为 R1 的简单电路，电热水器处于高 U 220 V 温挡位，根据欧姆定律可得：R1＝ ＝ ＝44 Ω。 5A I高 (2)高温挡时电路的电功率：P 高＝UI 高＝220 V×5 A＝1100 W。 (3)当 S 接 b 时，两电阻串联，电热水器处于低温挡位，电路中 P低 22 W U 的电流：I 低＝ U ＝ ＝0.1 A；电路中的总电阻：R 总＝ ＝ 220 V I低 220 V ＝2200 Ω； 串联电路中总电阻等于各分电阻之和，R2＝R 总 0.1 A －R1＝2200 Ω －44 Ω＝2156 Ω ；工作 10 min 电流通过 R2 产生 的热量：Q2＝I 低 2R2t＝(0.1 A)2×2156 Ω ×10×60 s＝12936 J。

结论1:电流和电阻相同时，通电时间越长， 电流产生的热量越多。
３.设计实验、实验探究
探究二、电流产生的热 量Q和电阻R的关系
３.设计实验、实验探究
探究二、电流产生的热量Ｑ与电阻Ｒ的关系
R1
R2
（１）实验电路图
R1 < R2
（２）实验器材
1个5欧、1个10（15）欧定值电阻、开关、导 线、 蜡片、学生电源
电饭锅 电炉
通电后都会发热。
一、电流的热效应：
电流通过导体时, 导体会发热,这种现象
二、电流的热效应的影响因素
电流I，电阻R，通电时间t
现象一. 灯泡通电后,在刚开始通电不是很热,可过了一会 就很热. 现象二、通电后电阻丝热的发红而电源线温度没有太大 的变化 现象三、电饭锅的通电后必需按下加热（煮饭)按钮开关 才能煮熟饭
知识反馈：
一 填空
1、电视机，收音机，电脑等家用电热器 放置一段时间后，要通电，这是利用 （ 电热 ）来驱潮。 2、电视机外壳的散热窗，计算机的散热 扇，电冰箱放置时后背面与墙壁保持 一定的距离。这是都因为为了防止 （电热 ）带来的危害。
2.判断
(1)在通电时间一定、电阻相同的情 况下，电流通过导体产生的热
上周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不 要看电 可是
视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。
用手一摸电视机后盖 后就发现，小明刚看过电视。
导体通电后都会发热。
16.4 电流的热效应
一、电流的热效应：
电流通过导体时, 导体会发热,这种现象 叫电流的热效应.
想一想
说一说
你知道生活中的 哪些用电器存在类似现象?
量跟电流成正比。
（× ）

三 焦耳定律
1．内容： 电流通过导体产生的热量跟___电_流__的_二__次__方___成正比，跟 __导_体__的_电__阻__成正比，跟__通__电__时_间___成正比。
2．公式：Q＝I2Rt。
第四节 科学探究：电流的热效应
[说明]电流 I 的单位：安(A)；电阻 R 的单位：欧(Ω )；时 间 t 的单位：秒(s)；热量 Q 的单位：焦(J)。
第四节 科学探究：电流的热效应
类型二 电热的计算
例2 如图16－4－3所示为一台两挡式电热水器的内部简化电路，
S为温控开关，当S接a时电路中的电流为5 A，当S接b时电路的
电功率为22 W，求：
(1)R1的电阻。 (2)高温挡时电路的电功率。
(3)在低温挡工作10 min， 电流通过R2产生的热量。
二 实验探究：电流产生的热量与哪些因素有关
1．设计实验 (1)应用___控__制_变__量____法分步进行探究。 ①保持__电__阻__大_小___、___电__流__大_小____相同时，探究电流产生 的热量与通电时间长短的关系。 ②保持__电__阻__大_小___、____通__电_时__间___相同时，探究电流产生 的热量与电流大小的关系。
V。
(3)当电动机因故障卡住无法转动时，电动机中的电流：I＝UR＝1.350 VΩ＝20 A。
第四节 科学探究：电流的热效应
[易混辨析]混淆实际问题中的电功与电热的原因：不理解常用家用电器
工作时能的转化。电动机工作时，将电能转化为机械能和内能，则有W
＝W机＋Q；其中，电流通过电动机做功为W＝UIt，电流通过线圈产生的
2．实验结论 (1)对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越 长，电流产生的热量越___多__。 (2)对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通过的电流 越大，电流产生的热量越___多___。 (3)在电流大小、通电时间相同的情况下，电阻丝的电阻越 大，电流产生的热量越___多___。

二、探究电流的热效应 与哪些因素有关？
猜想： • 1.电流的热效应可能与电流的 大小有关 • 2.电流的热效应可能与电阻的 大小有关 • 3.电流的热效应可能与通电时 间的长短有关
实验设计：
电热丝产生的热量多少通过什么方式来表现，比较直观？
温度计
玻璃瓶 电阻丝 液柱上升越快 ， 温度计示数越大 电流通过电阻丝产生的热量越多
电阻R甲、R 乙串联，通过 他们的电流 相等，通电 时间相同
等质量 的煤油
甲容器中的温度高于乙容器中的温度。 当通电时间、电流相同时，电阻越大电 流产生的热量越多。
前后两次 通电时间 相同，记 录瓶内煤 油的温度 通过调节滑 动变阻器改 变电阻丝的 电流
电流越大，温度越高。电流越小，温度越低。 电阻和通电时间相同时，电流越大产生，的热量 越多。
本实验用到的两个方法是： 1.控制变量法 2.转换法
转换法：物理学中对于一些看不见摸不着的现 象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观 的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种 研究问题的方法叫转换法。所谓“转换法”，主要 是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见 的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的 问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准 的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。
R R
R R
（3）小明和小红还想研究电热与I的关系，那么他们就要控制 和通电时间不变。所以就设计以上的电路，他们用了相同 的电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同 呢？ 最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明 在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越 ，电流产生 的热量越 。
电流热效应的应用
电流热效应的应用很广泛：

电阻丝
R
演示
R
（2）电流产生的热量与电流的关系
实验结论
2、在通电时间和电阻相同的条件下， 电流越大，电流产生的热量越多。
电阻丝
R1
R1 R2
演示
R2
（3）电流产生的热量与电阻的关系
实验结论
3、在通电时间和电流相同的条件下， 电阻越大，电流产生的热量越多。
实验结论
结论1. 在电流和电阻相同的条件下，通 电时间越长，电流产生的热量越多。
非纯电阻电路：W总＞Q (W总＝UIt =W外＋Q)
【例题】某电热器电阻丝的电阻为55欧， 接在220伏的电源上，在20分钟内共产生 多少热量？
解：
1. 电流通过导体时，导体产生的热量多少 跟通__电__时__间_____成正比，跟电_流__的__平__方______成 正比，跟导__体__的__电__阻____成正比。
焦耳
（J.P. Joule， 1818－1889）
根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律. 若电流做的功全部用来产生热量 即 Q=W 又∵ W＝UIt ，欧姆定律 U=IR ∴ Q=W=UIt=I2Rt
纯电阻电路：Q放=W总=UIt=U2/R t=I2Rt 非纯电阻电路：W总＞Q (W总=W外＋Q)
得出结论
根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.
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
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热 效应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t来计算热量.
注意：
纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt
A. 2倍 B. 4倍 C. 0.25倍 D. 0.5倍

知识要点
1. 电流的热效应：电能转化为内能。 2. 焦耳定律：电流通过导体时产生的热量与电流的平方成正比，与 导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
公式：Q I 2Rt 。
电热的影响因素：通过导体的电流、导体的电阻、通电时间。
当电能全部转化为内能：Q W UIt=I 2Rt 。
3. 电热的利用与控制。
发现很热，而其他用电器仍正常工作，请你用所学的物理 知识帮小洁分析一下，产生这一现象的原因是（ C ）。
A. 电压太高 B. 导线太粗 C. 导线太细 D. 导线太短
实验探究
【解析】电流和通电时间相等，由 Q I 2Rt可知，电源线很热，说明电源线
电阻产生的热量多，电源线电阻比较大。导体的电阻与导体材料、导体长度 、导体横截面积有关，电饭锅电源线的材料、长度一定，电阻较大，是因为 电源线横截面积太小，电源线太细造成的。
焦耳定律
知识点一：电流的热效应 定义：电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫作电流的热效应。 影响因素：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量 越多；在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。 电热的利用与控制 （1）电热器原理：由于电流通过导体，导体对电流的阻碍作用，而电流 要克服导体的阻力要做功，因为能的转化是靠做功来量度的，所以电流 做多少功，就有多少电能转化成热能。这就是电阻式电热器的加热原理。
实验探究
【解析】电炉在使用时，电炉丝和导线串联，在串联电路中，电路处处相等
，即I电炉丝 =I导线 ，通电时间t相同，根据Q I 2 Rt ，因为R电炉丝 R导线 ，
所以电流产生的热量Q电炉丝 Q导线 ，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝
相连的导线却不怎么发热的现象。

3 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流 产生的热量越多.
进一步的研究表明产生的热量与电流的平方 成正比.
13
得出结论
英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地 确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即
焦耳定律.
1.内容：电流通过导体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.
R
电阻丝
R
结论：
在电流、电阻相同时，通电时间 生的热量多。
演示
长 的产 11
实验验证
探究三：产热多少与电流大小的关系
R'
电阻丝
R
结论：在通电时间、电阻相同时，电流
越 大 的产生的热量多。
返回
R
演示
12
实验分析
1 在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大， 电流产生的热量越多.
2 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长， 电流产生的热量越多.
11.4 电流的热效应
请大家把课本翻到93页，阅读93-96
目标： 知识：掌握有关电流热效应的基本知识 能力：提高自己提出问题猜想假设设计实验的能力 情感：积极参与，全身心投入，享受学习的快乐，做最棒的自己
1
复习：
1、电功的定义、公式、单位。
2、电流做功的实质。
电能
其他形式的能
机械能 内能 光能 化学能
You Know, The More Powerful You Will Be
17
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story 讲师：XXXXXX XX年XX月XX日

3、焦耳定律
大量的实验事实证明
电流通过导体产生的热量，
与电流的平方成正比，与导
体的电阻成正比，与通电的 时间成正比。
用公式表示： Q ＝ I2Rt
练习
练习一： 一个电加热器，电阻为100Ω，工
作时通过加热器的电流为2A，则它工作200s
产生的热量是 8×104J ，这段时间内电流
做的功是
8×。104J
14 、不为失败找借口，只为成功找方法。 7 、对生命而言，接纳才是最好的温柔，不论是接纳一个人的出现，还是，接纳一个人的从此不见。 2 、赢家总有一个计划，输家总有一个借口。 20 、生活中所遭遇的种种困难挫折，既能成为掩埋我们的“泥沙”，又能成为我们的垫脚石。只要我们善于运用它，就能克服困难，迈向成功。
滑动变阻器
2、研究Q与I的关系
3）实验分析：
现象：
电流大的煤油 升温高。
分析：
课
本
电阻、通电时间相同时， 实
验
电流大的电热多。
装
置
研究方法2：控制变量法
结论1：电流、通电时间相同时，电阻大的电热多。
结论2：电阻、通电时间相同时，电流大的电热 多。 结论3：电流、电阻相同时，通电时间长的电热 多。
5 、只顾眼前的利益，得到的只是短暂的欢愉;目标高远，但也要面对现实。把理想和现实结合起来，才有可能成功。 7 、顶天立地的铮铮男儿，有着坚韧不拔的气质，忠诚和保卫国家，忠于和保护人民，吃苦在前，享乐在后，把祖国和人民的利益放在第一位;无条件的服从命令，听从指挥，跟着党走，一心一意 ;始终保持自信的战斗力，坚决果断，有第一就争，有红旗就要抗在自己的肩上;无怨无悔，自强不息，为国分忧，为民尽力，“一日为兵，终日为兵”。 9 、随时保持自信，认识自己的价值，做一个能真正坚定自己的珍宝商。 3 、人生的最大遗憾莫过于错误地坚持了不该坚持的东西，轻易地放弃了不该放弃的东西，每一个人都有自己的理想，都有那个期望达到的目标，或许有这么一天我恩男狗狗成为一名教师，或许 有那么一天我能实现自己的理想，达到自己的目标!生活还在继续!不要忘记微笑的对待每一天，不要忘记珍惜余下的每一天! 9 、要寻找与自己有共同价值观的人，爱自己的人，好好珍惜，好好保护，终了一生。 7 、有时不合逻辑的举动却恰恰有助于应付变化多端的事态，而正常的逻辑有时却只能将自己带进一个死胡同。这就需要我们有逆反思维。 17 、不要老是想做救世主，就算是救世主，也没必要去拯救世人。可怜之人，必有可恨之处，而且都是犹大 18 、成功就是坚韧不拔，直到成功，靠的都是强烈的成功欲望!“，by松下幸之助。---我可以说我接触过无数成功人士。凡是大成之人，都有这种坚韧不拔的好胜心和成功欲望。钱对他们来说只是 竞争过程中的一小部分，真正吸引他们的还是成功以及其带来的满足感和影响力! 14 、不为失败找借口，只为成功找方法。 16 、请不要为自己相貌或者身高过分担心和自卑。人是动物，但是区别于动物。先天条件并不是阻挡你好好生活的借口。人的心灵远胜于相貌，请相信这点。如果有人以相貌取人，那么你也没 必要太在意。因为他们压根没有看到你的价值所在，人家是凡夫俗子罢了。

实验原理
实验方法
控制变量法
实验设计
探究与通电时间 的关系 R1=R2 I1=I2 R1 R2 S1 S2 探究与电流的关 系 R1=R2 探究与电阻的 关系 I1=I2
t1=t2
S R1
t1=t2
S R2 R’
R1
R2
实验验证
探究一：产热多少与通电时间的关系
S1 S2
R1=R2
在电流、电阻相同时，通电时间 结论： 生的热量多。
1
2
在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大， 电流产生的热量越多. 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长， 电流产生的热量越多. 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流 产生的热量越多.
3
得出结论
英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地 确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的定量关系，
新 课 引 入
电热毯
热 得 快
电炉
电热水壶
电暖气
电熨斗
什么是电流的热效应？
导体中有电流通过的时候， 导体会发热，这种电流通过导体时， 电能转化为内能的现象叫做电流的 热效应。
思考？
电流 产生 的热 量与 哪些么 感觉？用手触摸电线感 觉是否一样呢？
5.假设所有导体都没有电阻，当用电器通电 时，下列说法中正确的是( B )
A、白炽灯仍能发光 B、电动机仍能工作
C、电饭锅仍能煮饭
D、电熨斗仍能熨烫衣服
课堂小结
1、电流的热效应： 电流通过导体时，电能转化为内能的现象， 这就是电流的热效应 2、焦耳定理： 通电导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟 导体的电阻成正比，还跟通电的时间成正比。这 就是焦耳定律 公式： Q = I2Rt

灯泡接入电路中,灯泡和 电线中流过相同的电流,它 们都要发热，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?
接入更多大功率的用电 器时，电线将显著发热，会 烧坏它的绝缘皮，甚至引起
火灾。这又是为什么？
信息窗 走进生活
三、电热的应用、 危害与防治
电脑中的CPU在工作时要产生 热,如果过热就会损坏芯片, 所以要在芯片上加装散热片 和风扇.
温馨提示
探究同一个问题可以有多种方法，我们的课 本就用了另一种方法。你有兴趣知道它是怎样探 究的吗？那就请你看课本------实验探究（一）、 （二）、（三）并作出相应的思考与判断。
请思考：如何比较电阻丝给煤油加热放 出热量的多少？
给等质量的煤油加热，比较温度变化大 小，变化大的放出热量多，变化小的放出热量 少！
实验电路图
进行实验15-动 画-11影响电热 器产生热量多 少的因素.swf
结论
在电流_相__同__(相同/不同)的情况下,电阻 _大__(大/小)的那个电阻圈夹着的火柴先被点 燃.这说明在相同时间内，电阻值较大的电阻 产生的热量较_多__(多/少)
电流增大,夹在同一电阻圈中的火柴被点燃 的时间变_短__(长/短).这说明电流增大时,在 相同时间内电阻产生的热量增__多_(增多/减少)
25、没什么好抱怨的，今天的每一步，都是在为之前的每一次选择买单。每做一件事，都要想一想，日后打脸的时候疼不疼。 26、运气是努力的附属品。没有经过实力的原始积累，给你运气你也抓不住。上天给予每个人的都一样，但每个人的准备却不一样。不要羡 慕那些总能撞大运的人，你必须很努力，才能遇上好运气。
.
31
二、焦耳定律
１、内容：电流通过导体产生的热量与电 流的平方成正比，与导体电阻成正比，与 通电时间成正比。

布置作业
请完成《 少年班》P82-P83对应习题
新课导入
热得快 电热毯
电炉
电热水壶 电熨斗
电暖气
新课导入
给电热水壶通电可以给水加热；给电烤箱通电可以把食物烤 熟；计算机主机长时间工作后外壳会发热。
这些热量是从哪里来的？
新课导入
事实表明，电流通过导体时，导体会发热，这种现象叫作 电流的热效应。
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新课讲解
一、电流的热效应
1.认识电流的热效应
新课讲解
二、焦耳定律
1.焦耳定律
内容
电流通过导体时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
计算公式
Q=I2Rt (普遍适用)
单位
Q 表示热量，单位是焦(J); I 表示电流，单位是安(A);R 表示电阻， 单位是欧(Ω);t 表示通电时间，单位是秒(s)
导出式
在纯电阻电路中，电流所做的功全部用来产生热量,即Q=W。因为 W= UIt,根据欧姆定律可知U=IR，I=U/R ,所以可推导得出 Q=UIt=(U2/R)t
第十三章 电功和电功率
四、电流的热效应
目 录
CONTENTS
1 学习目标 3 新课讲解 5 当堂小练 7 布置作业
2 新课导入 4 课堂小结 6 拓展与延伸
学习目标
1.知道电流的热效应。 2.通过探究，知道电热与哪些因素有关，知道运用控制 变量法和转化法探究影响电热的因素。 3.知道焦耳定律内容、公式及适用范围。
新课讲解
2.电流热效应的危害及防止 很多情况下电流的热效应是一种浪费，甚至会造成危害。如果产生的热量 过多,会使用电器温度过高，导致绝缘材料老化,甚至烧坏,引起火灾等,所以 在利用电流热效应的同时，也要对电流热效应加以防止。 防止电流热效应的方法有两种: (1)减小产生的热量，如缩短通电时间; (2)及时散热，如电视机外壳的散热孔、电动机外壳上的翼状散热片、计 算机内的散热风扇等,都是为了散热降温。

整合训练
1.现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源 电压220V的电路中，相同时间内，它们发热情况是（ ）
A.甲放热多 B.乙放热多 C.同样多 D.无法判断
2.将一台“220V 100W”的电风扇，一个”220V 100W”的充 电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，
公式： Q = I ² R t
意义： 热量 电流 电阻 时间
单位： J A Ω S
英国物理学家焦耳做了大 量的实验，于1840年最先精确 地确定电热跟电流、电阻和通 电时间的关系，即焦耳定律.
例题：
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
实验反思：此实验中有哪些注意事项？ （1）密闭容器中空气要求：等量 （2）实验开始前液面高度应相同 （3）实验装置气密性完好
第四节 焦耳定律
小明的爸爸出门前嘱咐他好 好写作业，不要看电视。爸爸回 来时看到他在认真写作业，电视 机也没打开，很高兴，可是用手 一摸电视机的后盖就发现，小明 刚看过电视。你知道他爸爸是根 据什么判断的吗？
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产 生。请举例说明。
一、电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫 做电流的热效应。
在相同时间内，电流通过他们时发热功率最大的是（ ）
A.电烙铁
B.充电器 C.电风扇 D.一样多
3.一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时 的电阻是1210Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下 通电10min产生多少热量？
4.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过 5A的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量。求这台 电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。