16.4科学探究：电流的热效应(第二课时)

看科技：电加热清洗机第十六章电流做功与电功率第四节科学探究：电流的热效应集会时的灯光，点了很久，会散时，灯便立刻灭了。——印度·泰戈尔学习目标•1、能在实验的基础上总结出焦耳定律；•2、了解焦耳定律内容、公式、单位。能用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。•3、知道一般电热器的工作原理及其应用。着火了！情境导入自主学习•认真阅读教材回答下列问题•1、电流通过导体产生的多少与、、都有关，导体的电阻，通过导体的电流，通电时间，就越多。•2、焦耳定律的内容是：电流通过导体产生的跟成正比，跟成，跟_成。这个规律叫做。•用公式表示为：Q=其中：I表示，单位；R表示，单位；t表示，单位；Q表示，单位1、焦耳定律内容：•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。这个规律叫做焦耳定律(Joulelaw)。合作共建焦耳定律公式：Q=I2Rt•Q——热量——焦（J）•I——电流——安（A）•R——电阻——欧（Ω）•t——通电时间——秒（s）焦耳定律公式的理论推导电流流过导体时，如果电能全部转化为热，而没有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，即Q=W。W＝PtP＝UI，∴Q＝I2Rt.U=IR=UI·t＝IR·I·t＝I2Rt焦耳定律适用于任何用电器的热量计算.利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度．（1）根据控制变量法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质量．（2）实验中，发现烧瓶B中温度计的示数升高的快．这表明：在和通电时间相同的情况下，导体的电阻越，电流产生的热量越。BA电热的影响因素相等电流大多RR研究电热与I的关系，那么就要控制和通电时间不变。所以就设计以上的电路，用了相同的电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢？。最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越，电流产生的热量越。RR电阻移动滑动变阻器的滑片大多1、为什么选用煤油，而没有用水？（）4、并联时,为什么两个支路中都接有滑动变阻器？实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？3、通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝保持相同的电流？2、本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来表明的？A．因为煤油有颜色便于观察B．因为煤油有比较大的热值C．因为煤油有比较小的密度D．因为煤油有比较小的比热容电熨斗消耗电能→只产生内能电流做功分析：消耗的电能全部转化为内能电功电热电热与电功的关系：Q=W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt例、标有“220V800W”的电炉，接在220V的电源上后，通过电炉的电流为多少？通电1小时，电炉上有多少J的电能转化为热？Q=W=Pt=800W×1×3600s=2.88×106J解:电风扇消耗电能→产生机械能和内能电流做功分析：消耗的电能部分转化为内能电功电热＞＞电热与电功的关系：W电=W机＋QQ=I2Rt例：一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。（1）求电动机正常工作1min所消耗的电能；（2）求电动机正常工作1min所产生的内能；（3）求电动机正常工作1min所转化的机械能。求：W电;Q;W机解：W电=UIt=2V×0.8A×60s=96J.Q=I2Rt=(0.8A)2×1Ω×60s=38.4JW机=W电－Q=96J－38.4J=57.6J并联电路中各支路两端电压相等，等于总电压U=U1=U2=…=UnI=I1=I2=…=In串联电路中各处电流都相等串并联电路的电流电压电阻电功率热量规律：W1:W2=Q1：Q2=P1:P2=U1:U2=R1：R2W1:W2=Q1：Q2=P1:P2=I1:I2=R2：R1适合于两个电阻并联•例．两个电阻阻值之比R1∶R2＝２∶３，若把它们串联在电路中，相同时间内R1、R2产生的热量之比Q１∶Q２＝；若把它们并联在电路中，相同时间内产生的热量之比Q１′∶Q２′=.•解：由于R1、R2串联在电路中，根据Q=I2Rt可得Q１∶Q２＝R1∶R2＝２∶３.当R1、R2并联在电路中，•根据可得Q１∶Q２＝R2∶R1＝3∶2．例1：有A、B两根电阻丝电阻分别为RA=3Ω，RB=2Ω，并联后接入电压为6V的电源上，这两根电阻丝上产生热时的总功率为多少？解：R=R1R2R1+R2=3Ω×2Ω3Ω+2Ω=1.2ΩＰ=U2R=（6V）21.2Ω=30W解：R=R1+R2=3Ω+2Ω=5Ω例2：有A、B两根电阻丝，电阻分别为RA=3Ω，RB=2Ω，串联后接入电压为6V的电源上，这两根电阻丝上产生热时的总功率为多少？Ｐ=U2R=（6V）25Ω=7.2W例3：有一个电路，电阻R和小灯L串联在电源两端.电源电压为15V，已知电阻R=3Ω，且R在电路中1s内产生的电热为27J,.灯L的额定功率为32W，求：（1）小灯泡的阻值.（2）小灯泡的额定电压.（3）小灯泡在电路中实际电功率.解U电源=15VR=3Ωt=1sQ=27JP灯=32WQ=I²RtI2=QRt=27J3Ω×1s=9AI=3A电阻R和小灯L串联P额=U2额R灯R两端的电压u1=IR=3A×3Ω=9V灯L两端的电压u2=15V-9V=6VP灯=I2R灯=（3A）2×2Ω=18WR灯=u灯I=6V3A=2ΩU2额=P额R灯=32W×2ΩU额=8V2.电热的利用与防止（1）电热的利用电热器：利用电来加热的设备。电热器主要组成部分是。它是由电阻率。熔点的合金丝制成的加热设备。如：电热水器、电饭锅、电熨斗、电烤箱、电热孵化器等电热器。电热的利用(电与热教学视频)利用电热孵化器孵小鸡电热器的优点:清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。（2）电热的防止如：电视机的散热窗、电动机的散热片、电子计算机内的散热风扇等。各类用电器的散热电热的预防计算机显示器的散热孔很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。电热的预防计算机CPU的散热风扇加快散热的方法三：散热风扇加快散热的方法二：散热孔加快散热的方法一：散热片使用常识：防火灾----勿将空调靠近窗帘想想议议•我们知道，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，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？小结1、电流的热效应电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。2、公式：Q=I2Rt3、电热的利用和防止（1）电热的利用（2）电热的防止•1.下列电器设备中，利用电流热效（）A.电动机B.电饭锅C.电风扇D.电视机•2.电风扇、白炽灯、电烙铁三个用电器上都有220V，60W字样，正常工作时，相同的时间产生的热量（）A.电风扇最多B.白炽灯最多C.电烙铁最多D.三者一样多交流展示•3.在验证焦耳定律的实验中，为了比较电流过两根不同的电阻丝产生的热量跟电阻的关系，实验时应同时保持相同的物理量是（）A.通过它们的电流和加在它们两端的电压B.通过它们的电流和它们的电阻C.通过它们的电流和通电时间D.通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间交流展示4.如图4所示，ab和bc是两根电热丝，若将a、b端接入某一电压恒定的电路中时，1min产生的电热是360J；若将b、c端接入同一电路中，1min产生的电热是180J，则把a、c端接入这个电路中时，1min产生的电热是。交流展示5.在图3所示的电路中，电源电压保持不变，R为定值电阻，当在电路中的M、N两点间接入一个标有“6V3W”的小灯泡时，闭合开关S，它恰好正常发光；若在M、N两点间接一个标有“6V6W”的小灯泡，它实际消耗的电功率将6W（填“大于”、“小于”或“等于”）图3交流展示6.两个电热器的阻值之比为4∶5，把它们串联起来接入电路，相同时间内它们产生的热量之比是（）A、4∶5B、5∶4C、16∶25D、25∶16交流展示7.有2安培的电流通过一电阻器，在一定时间内产生一定的热量，如果电流增加到4安培，在相同的时间内产生的热量是前者的[]A．1/2倍B．1/4倍C．4倍.D．2倍.交流展示8．用电热丝烧水，当电压为U时，t秒内可将水烧开.如果电压降为原来的一半，则同样烧开这些水所需的时间应为[]A．t／4B．t／2C．2tD．4t交流展示9.下列几种家用电器中不属于电热器的是（）A.电炉B.电熨斗C.收音机D.电烙铁交流展示10.电冰箱、电视机、电风扇等用电器的后面分别装有铁片或制成空格状，这样做的目的（）A.为了用电器的美观B.为了防止用电器漏电C.为了防止用电器聚集热量D.为了节约用电器的制作材料交流展示11.若下列各用电器的额定功率都相等，正常工作时，释放热量最多的是（）A.电视机B.白炽灯C.电烙铁D.电风扇交流展示12.如图所示，电源电压220伏，R是电烙铁，标有“220V，40W”字样；L是电灯泡，标有“PZ220—40”字样.当开关S闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是______焦，当开关S断开时，电烙铁的实际功率是__瓦；开关S断开后，整个电路工作__小时消耗1千瓦时电能.交流展示13.如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为220V，R1是发热电阻，R2是阻值为616Ω的分压电阻，S是控制电热毯工作状态的开关。S转到触点1为断开状态；S转到触点2为低温状态；S转到触点3为高温状态，此时功率为100W。求：（l）当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是多少Ω？（2）当开关S转到触点2时，通过电路的电流是多少安？发热电阻R1消耗的功率是多少瓦特？交流展示14.CFXB型“220V1100W”电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧煮和焖饭、保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R0为电热丝．当开关S接高温烧煮挡时，电路的功率为1100W，当开关S接焖饭、保温挡时，电路的总功率为22W．（1）电饭煲在高温烧煮挡时，开关S应与哪个触点连接？（2）电热丝R0的阻值多大？（3）当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大？焖饭、保温10min，电热丝R0产生的热量为多少？交流展示15.电动汽车成为未来汽车发展的方向。若汽车所用电动机两端的电压为380V，电动机线圈的电阻为2Ω，通过电动机的电流为10A，则电动机工作10min消耗的电能为多少焦？产生的热量是多少焦？16.将阻值为100Ω的电炉丝接在电压为220V的电路上，电流在1min内做多少功？交流展示17.某校教学大楼共有教室24间，每间教室有四盏60瓦特的日光灯，由于同学们注意节约用电做到人走灯熄，这样平均每天每盏灯少开半小时，那么一个月（按30天算）可以节约多少度电？18.某电炉的电阻是100欧姆，通电10秒钟产生的热量是4×103焦耳，那么，通过这个电炉的电流强度是多少？交流展示再见！