第十三章电功和电功率四、电流的热效应四、电流的热效应 通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关。02知道什么是电流的热效应。知道电流的热效应与导体电阻、通过导体的电流、通电时间的定量关系。01学习目标知道电流的热效应的应用实例和危害。03 观察与思考台灯工作一段时间后灯泡会发烫；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，这些热量是从哪里来的？ 1.电流的热效应 电流的热效应什么是电流的热效应？电流通过导体时，导体会发热，这种现象叫作电流的热效应。 电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?刚刚发光的灯泡并不热，过一会儿就会烫手，这是为什么？问题与思考 问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?猜想：与电阻、电流、时间有关设计实验：当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？用什么方法去观察那些不可见的物理量？电流的热效应与哪些因素有关控制变量法转换法 实验1：研究电热与电阻关系R1=5ΩR2=10ΩA条件：容器相同，I相同，t相同结论：I和t相同时，R越大，Q越多。现象：B中液面上升多5Ω5Ω5ΩAB 实验2：研究电热与电流关系I=2I1AIR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1结论：R和t相同时，I越大，Q越多。现象：D中液面上升多条件：容器相同，R相同，t相同5Ω5Ω5ΩCD 实验视频实验表明：导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，电流的热效应就越显著。 2.焦耳定律 焦耳定律Q=I2Rt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。公式： 补充说明：电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即：Q=I2Rt电热W=UIt电能什么情况电热会小于电能呢？ 焦耳定律焦耳(JamesPrescottJoule，1818-1889)，英国物理学家。用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。 电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?电线和电炉串联，通过它们的电流是一样的，而电炉的电阻比电线的电阻大的多，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，在相同时间内电流通过电炉产生的热量比通过电线产生的热量大，因此电炉热而电线却不热。思考与讨论 练一练一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?I=UR解：=36V60Ω=0.6AQ=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J答：在5min内共产生热量6480J。 额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时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?前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。思考与讨论 电流热效应的应用及危害防止1.电流热效应的应用利用电热孵化器孵小鸡电热器都是利用电流的热效应工作的。用于加热 用电器工作时，都不可避免地发热。这是电流热效应的表现，它既会浪费能源，又会由于升温使用电器有被烧毁的危险，因此很多用电器采用设置散热孔、散热片或在发热部位安装风扇等方法散热。2.电流热效应危害的防止电脑的微型风扇电视机的后盖 拓展：电能和电热的关系纯电阻电路：消耗的电能全部转化为内能纯电阻电路电热计算式Q=I²RtW=UIt=U2R纯电阻电路电能计算式W=I2Rt100%转化 电能W=UIt非纯电阻电路：消耗的电能一部分转化为内能电热Q=I²Rt其他形式的能量 某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5Ω，当它正常工作1分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？解：消耗的电能：W总=UIt=220V×2A×60s=26400J线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2A)2×5Ω×60s=1200J得到的机械能：W机=W总-Q=26400J-1200J=25200J练一练 电流的热效应电流的热效应电流通过导体会发热焦耳定律课堂小结电流的热效应与哪些因素有关表述：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。公式:Q=I2RtQ=I2Rt的推导公式的应用与电流、电阻、时间有关 A1．将一台“220V100W”的电风扇，一个”220V100W“的充电器，一把“220V100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过他们时产生热量最多的是（）A．电烙铁B．充电器C．电风扇D．一样多随堂训练 B2．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 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121Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10min产生多少热量？因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以Q=W=Pt=400W×10×60s=240000J解：P额===400WU额2R(220V)2121Ω答：它的额定功率为400W，在额定电压下10min产生热量240000J。 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。解：P====1.1×103WWtQt6.6×104J60sR===44ΩPI21.1×103W(5A)2答：这台电烘箱的电功率为1100W，电阻丝工作时的电阻为44Ω。