1、第四節 科學探究：電流的熱效應1.1.知道什么是電流的熱效應，并會探究電流通知道什么是電流的熱效應，并會探究電流通過導體時產生的熱量和電流、電阻及通電時間過導體時產生的熱量和電流、電阻及通電時間的關系。的關系。2.2.掌握焦耳定律的內容及其數學表達式。掌握焦耳定律的內容及其數學表達式。3.3.了解電功與電熱的關系。了解電功與電熱的關系。4.了解電熱的應用及危害了解電熱的應用及危害電油炸鍋電油炸鍋電飯煲電飯煲電熨斗電熨斗電取暖器電取暖器電烤箱電烤箱電熱水器電熱水器電烙鐵電烙鐵電熱水壺電熱水壺電熱毯電熱毯這些常見家用電器的共同特點：這些常見家用電器的共同特點：1.1.電流通過導體時電流通過導體時電

2、能轉化為內能電能轉化為內能的現象叫做的現象叫做電流電流的熱效應。的熱效應。2.2.利用電流的熱效應工作的電器叫做利用電流的熱效應工作的電器叫做電熱器電熱器。3.3.電熱器的主要組成部分是電熱器的主要組成部分是發熱體發熱體，發熱體是由電，發熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上制成的。阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上制成的。電流的熱效電流的熱效應與哪些因應與哪些因素有關？素有關？點亮的燈泡過一會點亮的燈泡過一會兒會燙手，說明什兒會燙手，說明什么？么？導線和電熨斗串聯，為什么導線和電熨斗串聯，為什么電熨斗很熱而導線并不是很電熨斗很熱而導線并不是很熱？說明什么？熱？說明什么？電流通過導體

3、時產生熱的多電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關？少跟什么因素有關？首先猜測電流首先猜測電流I I、電阻、電阻R R、時間、時間t t三者對電流產生的熱量三者對電流產生的熱量Q Q的多的多少有影響，然后對電流少有影響，然后對電流I I、電、電阻阻R R、時間、時間t t三者進行探究。三者進行探究。控制電流控制電流I I、時間、時間t t相同相同: :研究電阻研究電阻R R變變化化 對電熱對電熱Q Q的影響的影響控制電阻控制電阻R R、時間、時間t t相同相同: :研究電流研究電流I I變化變化對電熱對電熱Q Q的影響的影響控制電阻控制電阻R R、電流、電流I I相同相同: :研究時間研究時

4、間t t變化變化對電熱對電熱Q Q的影響的影響控控制制變變量量法法探究實驗用什么物理方法？探究實驗用什么物理方法？電流通過導體產熱電流通過導體產熱, ,其中所產生的熱量既看不見其中所產生的熱量既看不見也摸不著，如何測量呢？也摸不著，如何測量呢？既看不見既看不見也摸不著也摸不著的科學量的科學量既看得見既看得見也能測量也能測量的科學量的科學量轉化轉化轉化轉化讓電流產生的熱讓電流產生的熱量被氣體吸收，量被氣體吸收，通過通過觀察氣體的觀察氣體的熱膨脹（熱膨脹（觀察玻觀察玻璃導管內的水柱璃導管內的水柱升降升降）來測量。）來測量。控制電阻控制電阻R R、電流、電流I I相同相同: :研究通電時間研究通電時

5、間t t變化變化 對對電熱電熱Q Q的影響的影響結論：結論：在電阻通過電流相同時，電流產生熱量多在電阻通過電流相同時，電流產生熱量多少與通電時間少與通電時間t t長短有關，并且通電時間長短有關，并且通電時間t t越長電流越長電流產生熱量越多。產生熱量越多。每隔一分鐘記錄一每隔一分鐘記錄一下溫度計的示數下溫度計的示數控制電阻控制電阻R R、時間、時間t t相同相同: :研究電流研究電流I I變化變化對電熱對電熱Q Q的的影響影響結論：結論：在電阻和通電時間在電阻和通電時間t t相同時，電流產生相同時，電流產生熱量多少與通過導體的電流大小有關，并且熱量多少與通過導體的電流大小有關，并且電流越大，電

6、流產生熱量越多。電流越大，電流產生熱量越多。相同時間內通過相同時間內通過R R的電流為的電流為，移動，移動R R0 0的滑片的滑片, ,使通過使通過R R的電流為的電流為0.50.5。比較。比較R R兩次兩次所產熱的多少所產熱的多少控制電流控制電流I I、時間、時間t t相同相同: :研究電阻研究電阻R R變化變化對電熱對電熱Q Q的影響的影響結論：結論：在電流在電流I I和通電時間和通電時間t t相同時，電流產生相同時，電流產生熱量多少與導體的電阻大小有關，并且電阻熱量多少與導體的電阻大小有關，并且電阻越大，電流產生熱量越多。越大，電流產生熱量越多。電流通過導體所產生的熱量與導體的電阻電流通

7、過導體所產生的熱量與導體的電阻大小成正比，與電流的平方成正比，與通大小成正比，與電流的平方成正比，與通電時間成正比。電時間成正比。焦耳定律焦耳定律( (t)t)總結論總結論焦耳（焦耳（1818181818891889），），英國物理學家。英國物理學家。18181818年年 1212月月2424日生于曼徹斯特日生于曼徹斯特附近的索爾福德，附近的索爾福德，18891889年年1010月月1111日卒于塞爾。日卒于塞爾。焦耳定律的發現者焦耳定律的發現者問題問題1. 1. 燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發熱，可是實際上燈泡熱得的電流，

8、燈泡和電線都要發熱，可是實際上燈泡熱得發燙，電線的發熱卻覺察不出來。這是為什么發燙，電線的發熱卻覺察不出來。這是為什么? ?燈泡的電阻比電線的燈泡的電阻比電線的大得多，產生的熱量大得多，產生的熱量更多。更多。問題問題2. 2. 假如在照明電路中接入大功率的電爐，電線假如在照明電路中接入大功率的電爐，電線將顯著發熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火將顯著發熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災。這又是為什么？災。這又是為什么？大功率用電器的電大功率用電器的電流過大，引起導線流過大，引起導線發熱過多。發熱過多。問題問題3.3.電路中負荷過大有什么危險？為什么？電路中負荷過大有什么危險？為什么？電路

9、中負荷過大時，使電路中電流增大，按電路中負荷過大時，使電路中電流增大，按Q=IQ=I2 2RtRt計算，容易引起線路發熱，甚至燒毀線路。計算，容易引起線路發熱，甚至燒毀線路。顯然，我們希望熱量更多地集中在電爐的發熱體上，顯然，我們希望熱量更多地集中在電爐的發熱體上，而不是與電爐相連的導線上。根據今天所學的焦耳而不是與電爐相連的導線上。根據今天所學的焦耳定律定律Q=IQ=I2 2Rt Rt ，你對發熱體和導線的材料有何建議？，你對發熱體和導線的材料有何建議？發熱體：電阻率大、熔點高發熱體：電阻率大、熔點高導線：電阻率小、熔點高導線：電阻率小、熔點高請你當設計師：請你當設計師：問題討論：問題討論：

10、2、電熱與電功的比較電熱與電功的比較 3、電熱的雙重作用電熱的雙重作用 電熱與電功的比較：電熱與電功的比較：電功電功 W W ： 電熱電熱 Q Q ：當電能全部都轉化為內能時，當電能全部都轉化為內能時，電熱器：電熱器：當電能一部分轉化為內能時當電能一部分轉化為內能時, 電動機：電動機：電功電功電熱電熱電功電功 電熱電熱始終等于始終等于消耗的電能消耗的電能由電能轉化來的由電能轉化來的內能內能電熨斗電熨斗消耗消耗電能電能產生產生內能內能電流做功電流做功分析：分析：消耗的電能消耗的電能產生的內能產生的內能電功電功電熱電熱電熱與電功的關系：電熱與電功的關系：W=Q電風扇電風扇消耗消耗電能電能產生產生機

11、械能機械能和和 內能內能電流做功電流做功分析：分析：消耗的電能消耗的電能產生的內能產生的內能電功電功電熱電熱電熱與電功的關系：電熱與電功的關系：W Q電熱的作用：電熱的作用：電熱有利的一面電熱有利的一面電熱有害的一面電熱有害的一面取暖、加熱食物等等；好處多多！取暖、加熱食物等等；好處多多！輕則用電器燒壞；重則引發火災。輕則用電器燒壞；重則引發火災。減小電熱產生的危害：減小電熱產生的危害：減小電阻和加快散熱（散熱孔、散熱減小電阻和加快散熱（散熱孔、散熱片、散熱風扇等）片、散熱風扇等）電熱油汀電熱油汀電熱蚊香電熱蚊香電水壺電水壺電熨斗電熨斗電暖器電暖器電爐電爐電熱的作用：電熱的作用：有利的一面有利

12、的一面電熱電熱：有害的一面有害的一面電熱產生的根本原因是電熱產生的根本原因是導體存在電阻導體存在電阻電熱電熱：有害的一面有害的一面加快散熱的方法三：加快散熱的方法三：散熱風扇散熱風扇加快散熱的方法二：加快散熱的方法二：散熱孔散熱孔加快散熱的方法一：加快散熱的方法一：散熱片散熱片電流熱效應的利用電流熱效應的利用v制電熱器（要求電熱絲材料電阻率大、熔點高）制電熱器（要求電熱絲材料電阻率大、熔點高）v制白熾燈制白熾燈v制保險絲（要求保險絲材料電阻率大、熔點低）制保險絲（要求保險絲材料電阻率大、熔點低）v導線上的熱損耗應盡量減少。導線上的熱損耗應盡量減少。v家用導線一般用電阻率很小的銅導線。家用導線一

13、般用電阻率很小的銅導線。v高壓導線又都是采用升高電壓減少電流的方法高壓導線又都是采用升高電壓減少電流的方法來減少熱損耗。來減少熱損耗。v預計未來導線可用超導體從而避免電流在導線預計未來導線可用超導體從而避免電流在導線上的熱損耗。上的熱損耗。無用的電流熱效應應盡量減少無用的電流熱效應應盡量減少1.1.一個一個2020的電阻，通過的電阻，通過0.5A0.5A的電流的電流2min2min，電阻上，電阻上消耗的電能是消耗的電能是_,_,釋放熱量為釋放熱量為_。2.2.一個電阻通過一個電阻通過0.2A0.2A的電流的電流5min5min，電阻上產生的熱，電阻上產生的熱量為量為600J600J，這個電阻的

14、阻值是，這個電阻的阻值是_ _ 。3.3.一個一個200200的電阻通電的電阻通電2min2min，電阻上消耗的電能是，電阻上消耗的電能是4.54.510104 4J,J,則通過電阻的電流是則通過電阻的電流是_。600J600J600J600J50501.37A1.37A5.5.兩個電熱器的電阻之比為兩個電熱器的電阻之比為4 43 3，通過相同的電，通過相同的電流，在相等的時間里產生的熱量之比為流，在相等的時間里產生的熱量之比為_；若兩；若兩個電熱器的電阻相同，通過的電流之比為個電熱器的電阻相同，通過的電流之比為1 13 3，在，在相等的時間里產生的熱量之比為相等的時間里產生的熱量之比為_。4 43 31 19 94.4.一個一個4040的電阻，通過的電阻，通過0.3A0.3A的電流，則通電的電流，則通電_min_min釋放熱量為釋放熱量為2160J2160J。10106.6.當當0.2A0.2A的電流通過一金屬線時產生的熱量為的電流通過一金屬線時產生的熱量為Q Q1 1，若使，若使通過的電流增加到通過的電流增加到0.4A0.4A時，在相同的時間內產生的熱量時，在相同的時間內產生的熱量為為Q Q2 2，那么，那么Q Q2 2是是Q Q1 1的的( ( ) )A.2A.2倍倍 B.4B.4倍倍 C.0.25C.0.25倍倍 D.0.5D.0.5倍倍B