2017-2018学年高中物理第一章电场电流第六节电流的热效应新人教版PPT课件

[重点诠释] 1．电流热效应 电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地 跟金属正离子碰撞。由于这种碰撞，电子在电场力的加速作 用下获得的动能，不断地传递给金属正离子，使金属正离子 的热振动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高。这就 是电流的热效应，电流的热效应实质上是电能通过电流做功 转化为内能。
[自学教材] 1．电流的热效应 电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成内 能，这就是电流的热效应。
2．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 、 导体的 电阻 、 通电时间 成正比。 (2)公式：Q＝ I2Rt ，单位为 焦耳 ，符号 J 。
(3)热功率：把电热器在单位时间内消耗的 电能 叫做 热功率。P＝ Q ＝ I2R ，单位为瓦特 ，符号 W 。
t 3．电流热效应的应用
根据电流的热效应，人们制成各种电热器如电热水器、
电熨斗、电热毯、电路上的保险丝等。
4．额定功率 是指用电器正常工作时的功率，这时加在用电器两端的 电压叫 额定电压 ，通过用电器的电流叫 额定电流 。 5．电流通过电动机时，电能主要转化成 机械能 ，只 有一部分转化成 内能 ，这时电功率 大于 热功率。
解析：两根电阻丝的材料和长度均相同，R1的横截面积较 大，故R1的电阻较小，即R2>R1；而两电阻丝串联在电源 上，通过它们的电流相等，由焦耳定律Q＝I2Rt知，电流相 等，在时间一定的情况下，Q2>Q1，又因不计散热，故R2 上的火柴棒先掉下来。 答案：B
[例2] 对计算任何类型的用电器的电功率都适用的公式
相同的电流，在相同的时间内
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A．电炉放热和电动机放热相等
B．电炉两端电压大于电动机两端电压
C．电炉两端电压等于电动机两端电压
D．电动机消耗的功率大于电炉的功率
解析：由于电炉与电动机电阻相等，电流也相等，由Q＝ I2Rt得，相同时间内放热相等，A正确；由于电动机消耗的 电能有一部分要对外做功，所以电动机消耗的功率大于电炉 的功率，由P机＝U机I，P炉＝U炉I知，U机I>U炉I，所以电动机 两端的电压大于电炉两端的电压，因此B、C错，D正确。 答案：AD
A．通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多
D．铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少
解析：电炉丝和铜导线是串联关系，故通过电炉丝的电流 与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性 能上的差别在于前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电 流通过电阻发热的公式Q＝I2Rt，在电流相同条件下，相 同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多。 答案：D
2．热量的计算 焦耳定律是一个实验定律，它是经过大量实验总结出 来的，不能认为是用电学公式推导出来的，电热公式Q＝ I2Rt适用于所有电路中的发热计算。在非纯电阻电路中， UIt>I2Rt，即消耗的电能只有部分转化为内能。
1．电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线
却不那么热，这是因为
()
[答案] D
对于含多个物理量的公式的理解及变化过程的分析 要利用控制变量的方法进行。
1．两根材料和长度都相同的均匀电阻丝R1和R2，R1的横截 面积较大，在它们上面用少许凡士林粘几根火柴棒，当
它们串联在电源上后，若不计散热，则
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A．R1上的火柴棒先掉下来 B．R2上的火柴棒先掉下来 C．R1和R2上的火柴棒同时掉下来 D．无法判断哪根电阻丝上的火柴棒先掉下来
2．对于电热的计算式适用于所有电路的是
A．Q＝UIt C．Q＝Pt
B．Q＝I2Rt D．Q＝ U 2t
[自学教材] 1．工作原理 利用电流的 热效应 ，使通电的金属丝温度升高， 达到白热，从而发光。
2．发明和改进 以美国发明家 爱迪生 和英国化学家 斯旺 为代表的一 批发明家，发明和改进了电灯。 3．电功率 电流通过白炽灯泡时，电能几乎全部转化成 内能 ，这 时电功率等于热功率。
[重点诠释] (1)在纯电阻电路中，如由白炽灯、电炉丝等构成的 电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有 W＝Q，即 IUt＝I2Rt。显然 U＝IR，则计算电功或电热时，可采用公式 W＝Q＝IUt＝UR2t＝I2Rt＝Pt 中的任一形式进行计算。
1.电流的热效应是电流通过导体 时，导体发热，温度升高，电 能转化成内能的现象，白炽灯 是利用电流热效应发光的。
2．电流流过导体时产生的热量， 跟电流的二次方、导体的电 阻、通电时间成正比，这个 规律叫做焦耳定律。公式Q＝ I2Rt，单位焦耳。
3．热功率是指电热器在单位时 间内消耗的电能，公式P＝ Q/t＝I2R，单位是瓦特，简 称瓦，符号W。各种电热器 铭牌上标明的额定功率就是 热功率。
(2)在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽等的电 路，电流做功将电能除转化为内能外，还转化为机械能、 化学能等，此时有W>Q，即IUt>I2Rt。显然U>IR。因此在 这种情况下，电功W只能用公式W＝IUt进行计算，电热Q 只能用公式Q＝I2Rt进行计算。
2．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过
[例1] 下列说法正确的是
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A．通过电阻的电流越大，产生的热量越多
B．导体的电阻越大，产生的热量越多
C．通电时间越长，产生的热量越多
D．对同一导体，通过的电流越大，通电时间越长，产
生的热量越多
[思路点拨] 熟练掌握焦耳定律，可得出结果。
[解析] 由Q＝I2Rt知，电流大，如果时间很短，热量Q 依然可以很小，A项错误；同理可分析B、C项也是错误的； 只有D项正确。
是
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A．P＝I2R C．P＝UI
B．P＝ U 2 R
D．P＝ W t
[思路点拨] 电功率与热功率对不同的电路表达式形式不同。
[解析] D是定义式，C是通过定义式推导而得，而 A、B都是通过欧姆定律推导而得，所以A、B只适用于纯电 阻电路，而不适用于非纯电阻电路。
[答案] CD
在应用电功率的不同计算式时，要注意区分适用于纯 电阻电路的公式和适用于所有电路的公式。