电流热效应
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电流热效应
第1课时
一. 电流的热效应
提问:电热器工作时能量是如何转化的?你还能再举其他利用电流热效应的电器吗?电
热水器、电热毯、电烘箱、热的快、电取暖器等等。
电热器:用来加热的设备。
主要元件是发热体,由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体上制成的。
二. 电流热效应的利与弊
学生讨论:热效应的利与弊。
――优点:无污染、热效率高、方便控制和调节温度
――缺点:①在家庭电路中,由于长期的电流热效应,导线外的绝缘层会加速老化,甚
至会烧毁绝缘层而引发火灾;
②同时,由于电流热效应,会影响家电的使用性能和寿命。
防止措施:加装散热系统(如散热电扇)或为了更好散热而特别设计的结构(散热窗)。
(学生讨论举例)
三. 电热的计算
(一)探究电热与哪些因素有关
1. 提出问题:电流通过导体产生的热与哪些因素有关呢?
2. 学生猜想:可结合生活经验,并说明简单的理由。
3. 设计实验:出示实验装置,思考采用什么方法和如何利用实验仪器来进行实验。(注意
控制变量法的使用)
(1)控制t、I相同,研究电阻与热效应的关系
(2)控制t、R相同,研究电流与热效应的关系
(3)控制I、R相同,研究时间与热效应的关系
4. 进行实验:略
5. 获得结论:当电流相等时,电阻越大,电流产生的热量越多;
当电阻相等时,电流越大,电流产生的热量就越多;
通电的时间越长,电流产生的热量就越多。
第2课时
(二)焦耳定律
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。
Q=I2Rt
(三)电热计算的方法
思考:电吹风机和电熨斗通电时都会发热,哪种电器可以认为能将电能全部转化成内
能?
――电熨斗
①若电流所做的功全部转化为电热器的内能,即为纯电阻电路,则:W=Q
所以,电流发热计算公式:
PtUIttRURtIQ
2
2
②若电流所做的功只有一部分转化为热,则只可用焦耳定律来计算
四. 核能:
①原子核在转变过程中所释放的能量叫核能。核能从原子核内部释放,比化学能大得多,
核能释放的途径是重核裂变和轻核聚变。
②地球上的能量归根到底来自于两个方面:太阳能和地球本身的核能。
③太阳是通过内部热核聚变反应,不断地向周围空间辐射光和热。
④地球对太阳能的吸收:一是升高温度,以内能的形式吸收。二是通过化学作用或植物
的光合作用,将太阳能转化为物体体内的化学能或生物质能储存起来。
能量守恒定律:能量既不消灭,也不能创生。它只能从一种形式转化为另一种形式或从一物
体转移到另一个物体。在转化和转移的过程中能量的总量保持不变。
能量守恒定律是自然界重要的规律,它指导人类的生活和生产活动。
能源与社会发展:
能源家族
①化石能源:千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的能源。
②一次能源:从自然界直接获取的能源。
③二次能源:无法从自然界直接获取,必须通过一次能源的消耗才能得到的能源。
④生物质能:由生命物质提供的能量。
⑤不可能在短期内从自然界中得到补充的能源属于不可再生能源。
能源的三次技术革命
①第一次能源技术革命的标志是钻木取火。人类从利用自然火到利用人工火的转变,导
致了以柴薪作为主要能源的时代的到来。
②第二次能源技术革命的标志是蒸汽机的发明。人类从此逐步以机械动力大规模代替
人力和畜力,人类的主要能源由柴薪向煤、石油等化石能源转化。
③第三次能源技术革命的标志是发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆。核电
已经成为一种相当成熟的技术,由于核电比火电更清洁、安全、经济,核能在许多发达国家
已经成为常规能源。
能源的转移和转化的方向性
①内能自发地从高温物体转移到低温物体,不能相反。
②由于某些摩擦而使动能转化的内能,虽然没有消失,但不能利用。
③能量是在转化或转移过程中才能得以利用,是有条件和代价的。
能源与环境
①能量失控会造成危害。火灾是一种典型的失控能量释放,大部分火灾是由于不遵守
安全规则引起的,火灾的直接原因是乱丢火种,输电线破损和超负荷运行引起的。
②能源消耗对环境的影响,大量燃烧化石能源势必造成空气污染和温室效应的加剧。
能源危机和未来的理想能源
①由于人类消耗能量迅速增长,化石能源不能长期满足人类的要求,将会出现能源危
机,新能源的开发和利用势在必行。
②理想能源的四个条件:
第一,必须足够丰富,可以保证长期使用;第二,足够便宜,可以保证多数人用得起;
第三,相关技术必须成熟,可以保证大规模使用;第四,必须足够安全、清洁,可以保证不
会严重影响环境。
【典型例题】
例1. 两电阻串联在电路中,其R1=4欧,R2=6欧,电源电压10伏,那么在1分钟时间
内电流通过各电阻产生的热量是多少?总共产生了多少热量?
解析:已知电阻电压和时间,利用tRUQ2来计算
又串联电路里,总热量是各电阻的热量之和
例2. A、B、C、D四个相同的容器,里面分别装有质量相等、温度相同的水,现用相同
的电阻丝做成线圈(长度与线圈的圈数成正比),如图所示连入电路,并分别放入A、B、C、
D四个容器里,若同时开始通电,经过一段时间后,水温升得最高的容器是( )
解析:B最高,AB相比用并联)(tRUQ2
串联)(相比用RtIQ2CD
tRUCB2相比用、再
CB
UVU4
CBCB
QQRR又
例3. 一把“220V,40W”的电烙铁L,接在如图所示的220V的电路中,当开关S闭合
时,电烙铁L可以正常使用。当电烙铁暂不用时,为了避免电烙铁过热,可把开关S断开,
将电阻R串联在电路中。此时电烙铁L的实际功率为14.4W,问串联电阻R的阻值应为多
少?(设电烙铁的电阻不随温度变化)
解析:电路中串联7.806串R
过程:121040)220(2WVR铁
与R串串联时
串
R121012104.142201210
4.14
答案:7.806串R
例4. 指出下列各种现象中,能量是如何转化的?
电动机带动抽水机工作 ____能转化为____能
点燃的蜡烛 ____能转化为____能
双手摩擦 ____能转化为____能
白炽灯的灯丝变热和发光 ____能转化为____能
内燃机的压缩冲程中 ____能转化为____能
物体在阳光照射下温度升高 ____能转化为____能
流星穿过大气层时会变得炽热 ____能转化为____能
飞行的子弹射穿木板后子弹温度会升高 ____能转化为____能
将一块冰放在地面上拖,冰会熔化 ____能转化为____能
反复弯折一根铁丝,弯折部分温度会升高 ____能转化为____能
擦燃火柴 ____能转化为____能
金溪水电站发电 ____能转化为____能
水蒸气对活塞做功 ____能转化为____能
解析:注意分析原来具有什么能,后来转变成什么能