第四節(jié)科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)以下用電器在工作時(shí)有什么共同特點(diǎn)？電油炸鍋電飯煲電熨斗電取暖器電烤箱電熱水器一、這些常見家用電器的共同特點(diǎn)：1.定義：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。2.利用電流的熱效應(yīng)工作的電器叫做電熱器。3.組成：主要組成局部是發(fā)熱體發(fā)熱體的材料：電阻率大、熔點(diǎn)高的電阻絲。優(yōu)點(diǎn)：清潔、無(wú)污染、熱效率高，便于控制和調(diào)節(jié)等。缺點(diǎn)：浪費(fèi)電能，造成電線老化,影響用電器使用壽命。二、電流的熱效應(yīng)有什么利和弊？電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)？點(diǎn)亮的燈泡過(guò)一會(huì)兒會(huì)燙手，說(shuō)明什么？導(dǎo)線和電熨斗串聯(lián)，為什么電熨斗很熱而導(dǎo)線并不是很熱？說(shuō)明什么？三、電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟哪些因素有關(guān)？首先猜測(cè):電流I、電阻R、時(shí)間t三者對(duì)電流產(chǎn)生的熱量Q的多少有影響，然后進(jìn)行探究。控制電流I、時(shí)間t相同:研究電阻R變化→對(duì)電熱Q的影響控制電阻R、時(shí)間t相同:研究電流I變化→對(duì)電熱Q的影響控制電阻R、電流I相同:研究時(shí)間t變化→對(duì)電熱Q的影響控制變量法實(shí)驗(yàn)用什么物理方法？電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱,其中所產(chǎn)生的熱量既看不見也摸不著，如何測(cè)量呢？既看不見也摸不著的科學(xué)量既看得見也能測(cè)量的科學(xué)量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化讓電流產(chǎn)生的熱量被煤油吸收，通過(guò)觀察溫度計(jì)的求數(shù)來(lái)判斷產(chǎn)生熱量的多少?！峨娏鳟a(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)》點(diǎn)擊播放〔1〕研究通電時(shí)間t變化→對(duì)電熱Q的影響結(jié)論：其它條件相同時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)電流產(chǎn)生熱量越多。每隔一分鐘記錄一下溫度計(jì)的示數(shù)〔2〕研究電流I變化→對(duì)電熱Q的影響結(jié)論：其它條件相同時(shí)，電流越大產(chǎn)生熱量越多。相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)R的電流為Ｉ，移動(dòng)R0的滑片,使通過(guò)R的電流為0.5Ｉ。比較R兩次所產(chǎn)熱的多少〔3〕研究電阻R變化→對(duì)電熱Q的影響結(jié)論：其它條件相同時(shí)，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生熱量越多。電流通過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻成正比，與電流的平方成正比，與通電時(shí)間成正比。焦耳定律(Ｑ＝Ｉ２Ｒt)四、總結(jié)論焦耳〔1818～1889〕，英國(guó)物理學(xué)家。1818年12月24日生于曼徹斯特附近的索爾福德，1889年10月11日卒于塞爾。焦耳定律焦耳定律的理論推導(dǎo)五、電流通過(guò)純電阻導(dǎo)體時(shí)所做電功W=UIt電流通過(guò)純電阻導(dǎo)體時(shí)所做電功全部轉(zhuǎn)化為電熱Q=W=UIt對(duì)于純電阻導(dǎo)體U=IRQ=W=UIt=IRIt=I2Rt問(wèn)題1.燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過(guò)相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)際上燈泡熱得發(fā)燙，電線的發(fā)熱卻覺察不出來(lái)。這是為什么?燈泡的電阻比電線的大得多，產(chǎn)生的熱量更多。問(wèn)題2.假設(shè)在照明電路中接入大功率的電爐，電線將顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)。這又是為什么？大功率用電器的電流過(guò)大，引起導(dǎo)線發(fā)熱過(guò)多。問(wèn)題3.電路中負(fù)荷過(guò)大有什么危險(xiǎn)？為什么？電路中負(fù)荷過(guò)大時(shí)，使電路中電流增大，按Q=I2Rt計(jì)算，容易引起線路發(fā)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(fā)熱體上，而不是與電爐相連的導(dǎo)線上。根據(jù)今天所學(xué)的焦耳定律Q=I2Rt，你對(duì)發(fā)熱體和導(dǎo)線的材料有何建議？發(fā)熱體：電阻率大、熔點(diǎn)高導(dǎo)線：電阻率小、熔點(diǎn)高請(qǐng)你當(dāng)設(shè)計(jì)師：電流熱效應(yīng)的利用制電熱器〔要求電熱絲材料電阻率大、熔點(diǎn)高〕制白熾燈制保險(xiǎn)絲〔要求保險(xiǎn)絲材料電阻率大、熔點(diǎn)低〕導(dǎo)線上的熱損耗應(yīng)盡量減少。家用導(dǎo)線一般用電阻率很小的銅導(dǎo)線。高壓導(dǎo)線又都是采用升高電壓減少電流的方法來(lái)減少熱損耗。預(yù)計(jì)未來(lái)導(dǎo)線可用超導(dǎo)體從而防止電流在導(dǎo)線上的熱損耗。無(wú)用的電流熱效應(yīng)應(yīng)盡量減少電熱的危害與防范點(diǎn)擊播放防止電熱的圖片電腦中的CPU在工作時(shí)要產(chǎn)生熱,如果過(guò)熱就會(huì)損壞芯片,所以要在芯片上加裝散熱片和風(fēng)扇.顯卡的散熱片設(shè)計(jì)采用渦輪風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，同時(shí)顯存上貼有鋁合金打造的顯存散熱片，利用渦輪風(fēng)扇扇出的風(fēng)力，為顯存散熱片增加了散熱效果.1.一個(gè)20Ω的電阻，通過(guò)0.5A的電流2min，電阻上消耗的電能是_____,釋放熱量為______。2.一個(gè)電阻通過(guò)0.2A的電流5min，電阻上產(chǎn)生的熱量為600J，這個(gè)電阻的阻值是___Ω。3.一個(gè)200Ω的電阻通電2min，電阻上消耗的電能是4.5×104J,那么通過(guò)電阻的電流是______。600J600J501.37A5.兩個(gè)電熱器的電阻之比為4︰3，通過(guò)相同的電流，在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為_____；假設(shè)兩個(gè)電熱器的電阻相同，通過(guò)的電流之比為1︰3，在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為______。4︰31︰94.一個(gè)40Ω的電阻，通過(guò)0.3A的電流，那么通電______min釋放熱量為2160J。106.當(dāng)0.2A的電流通過(guò)一金屬線時(shí)產(chǎn)生的熱量為Q1，假設(shè)使通過(guò)的電流增加到0.4A時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2，那么Q2是Q1的()A.2倍B.4倍倍倍B7某電熱器電阻絲的電阻為55歐,接入220V的電路中,在20分鐘內(nèi)產(chǎn)生多少熱量?8、如下圖，電源電壓220伏，R是電烙鐵，標(biāo)有“220V，40W〞字樣；L是電燈泡，標(biāo)有“PZ220—40〞字樣.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電烙鐵每分鐘產(chǎn)生的熱量是______焦，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電烙鐵的實(shí)際功率是__瓦；開關(guān)S斷開后，整個(gè)電路工作__小時(shí)消耗1千瓦電能.9、CFXB型“220V1100W〞電飯煲的原理圖如下圖，它有高溫?zé)蠛蜖F飯、保溫兩擋，通過(guò)單刀雙擲開關(guān)S進(jìn)行調(diào)節(jié)，R0為電熱絲．當(dāng)開關(guān)S接高溫?zé)髶鯐r(shí)，電路的功率為1100W，當(dāng)開關(guān)S接燜飯、保溫?fù)鯐r(shí)，電路的總功率為22W．〔1〕電飯煲在高溫?zé)髶鯐r(shí)，開關(guān)S應(yīng)與哪個(gè)觸點(diǎn)連接？〔2〕電熱絲R0的阻值多大？〔3〕當(dāng)電飯煲在正常燜飯、保溫時(shí)電路中的電流多大？燜飯、保溫10min，電熱絲R0產(chǎn)生的