2019-2020学年高中物理 第一章 电场电流 六 电流的热效应课件 新人教版选修1-1

六、电流的热效应情景导入学习目标预览电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是什么原因呢？1.了解电流的热效应跟哪些因素有关．2.理解并能够用焦耳定律解决一些实际问题．3.了解白炽灯的发光原理.01课前自主梳理02课堂合作探究03课后巩固提升[课时作业]一、电阻与电流的热效应1．电流的热效应(1)概念：电流通过导体时能使导体的温度，电能变成能，这就是电流的热效应．(2)影响因素：通过研究导体通电时的发热规律这一实验，可知电流热效应与导体中的、导体、有关．升高内电流电阻通电时间2．焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的、导体的、通电成正比．(2)公式：Q＝，热量Q的单位是，符号是J.3．热功率(1)概念：在物理学中，把电热器在时间内消耗的电能叫作热功率．(2)公式：P＝Qt＝.(3)单位：，符号是.二次方电阻时间I2R·t焦耳单位I2R瓦特W4．额定功率额定功率是指用电器工作时的功率，这时加在用电器两端的电压叫电压，通过用电器的电流叫电流，电动机、电灯泡的铭牌上都标有它们的功率．正常额定额定额定[试做]某导体的电阻是2Ω，当1A的电流通过时，1min内产生热量是多少？热功率是多少？解析：根据焦耳定律得Q＝I2Rt＝120J.由P＝Qt可知P＝I2·R＝2W.答案：120J2W二、白炽灯1．白炽灯的工作原理是利用电流的，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光．2．以美国发明家和英国化学家为代表的一批发明家，发明和改进了电灯．热效应爱迪生斯旺[思考]完全相同的两个白炽灯，任何情况下亮度都一样吗？提示：不一样．和实际通过的电流有关.要点一对焦耳定律的理解1．焦耳定律是一个实验定律，它是经过大量实验总结出来的，不能认为是用电学公式推导出来的，它适用于所有电路中的发热计算.2．对焦耳定律公式的理解(1)在电流和电阻相同时，热量与时间成正比．(2)在电阻和时间相同时，热量与电流的平方成正比．(3)在电流和时间相同时，热量与电阻成正比．3．应用时不论什么电路，其热量都可以用Q＝I2Rt来计算，热功率都可用P＝I2R来计算．[例1]两电阻R1、R2，阻值R1＞R2，接入同一电路经过相同时间，有关二者发热量，以下说法正确的是()A．二者串联则R1发热量更多，二者并联则R2发热量更多B．二者串联则R2发热量更多，二者并联则R1发热量更多C．无论串、并联，都是R1发热量多D．无论串、并联，都是R2发热量多[思路点拨]结合串、并联电路中电流、电压关系，利用公式Q＝I2Rt和Q＝U2Rt计算．[解析]串联时电流相等，依据Q＝I2Rt知，R1发热量更大；并联时电压相等，依据Q＝U2Rt知，R2发热量更大，故选A.[答案]A解决这类问题的关键是先明确不变的量：是电流不变还是电压不变；再确定判断依据的公式：电流不变用Q＝I2Rt，电压不变用Q＝U2Rt.1．把两个完全相同的电阻丝串联后接在电压为U的电源上，它们在时间t内产生的热量为Q1；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间内产生的热量为Q2，则()A．Q1∶Q2＝1∶4B．Q1∶Q2＝4∶1C．Q1∶Q2＝1∶2D．Q1∶Q2＝2∶1解析：串联产生热量Q1＝U22Rt，并联产生热量Q2＝U2R2t，故选A.答案：A要点二电功和电热1．电功与电热的比较纯电阻电路非纯电阻电路常见电器白炽灯、电熨斗、电饭锅等日光灯、电动机、电风扇、电冰箱等电功与电热的关系电功等于电热W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2Rt电功：W＝UIt电热：Q＝I2Rt电功大于电热W＞Q2.额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所加的电压叫额定电压，额定电压下消耗的功率称为额定功率，即P额＝I额U额．(2)实际功率是指实际电压下消耗的功率，即P实＝I实U实，P实不一定等于P额．若U实＞U额，则P实＞P额，用电器可能被烧毁．[例2]关于运行中的电动机和点亮的白炽灯，以下说法中正确的是()A．电动机和白炽灯的电功率均大于热功率B．电动机和白炽灯的电功率均等于热功率C．电动机的电功率大于热功率，而白炽灯的电功率则等于热功率D．电动机的电功率等于热功率，而白炽灯的电功率则大于热功率[思路点拨]解此题的关键是搞清运行中的电机属于非纯电阻，电功大于电热．[解析]电动机和白炽灯的不同之处是电动机是非纯电阻，当正常工作时电动机的电功大于电热，而白炽灯是纯电阻，工作时，电功全部转化为电热，所以C项正确．[答案]C对于含有电动机的电路，不能简单地理解成它一定是一个非纯电阻电路，要从纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化的区别上加以区分．直流电动机两端加上电压以后，若电动机不转，则没有电能转化为机械能，此时损失的电能全部转化为内能，这时的电路就是纯电阻电路．2．有三个用电器，分别是日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220V60W”．现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量()A．日光灯最多B．电烙铁最多C．电风扇最多D．一样多解析：三个用电器额定电压和额定功率均为“220V60W”，因而在额定电压条件下，工作相同时间，电流对它们做的功一样多，但电烙铁是电热器，电功等于电热，而日光灯、电风扇是非电热器，电功大于电热，故选项B正确．答案：B[随堂训练]1．对于电热的计算式适用于所有电路的是()A．Q＝UItB．Q＝I2RtC．Q＝PtD．Q＝U2Rt解析：焦耳定律Q＝I2Rt是一个实验定律，是适用于所有电路的计算电热的公式，所以B正确．答案：B2．为了使电热器的功率变为原来的一半，下列办法中正确的是()A．保持电压不变，电阻变为原来的一半B．保持电阻不变，电压变为原来的一半C．电压和电阻都变为原来的一半D．使电压变为原来的14，电阻变为原来的一半解析：由焦耳定律的变形公式P＝U2R可知C选项正确．答案：C3．电熨斗通电后很烫，而连接电熨斗的导线却并不怎么热，这是因为()A．导线的绝缘保护层能隔热B．导线散热快，所以温度低C．通过导线的电流小于通过电熨斗的电流D．导线电阻小，产生的热量少解析：注意题目中的隐含条件，导线和电熨斗内的线圈电流相同，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，正确选项为D.答案：D4.某白炽灯泡上标有“220V40W”字样，不计温度对电阻的影响，下列说法正确的有()A．该灯接在110V线路上时，其热功率为20WB．该灯接在55V线路上时，其热功率为2.5WC．该灯接在440V线路上时，其热功率为160WD．该灯接在110V线路上时，其热功率为40W解析：该灯的额定电压为220V，当其两端电压不等于额定电压时，白炽灯的功率不等于其额定功率40W，但其电阻R可以认为是不变的，R＝U20P0＝1210Ω.当电压U1＝110V时，实际热功率P1＝U21R＝10W，故A、D错误；当电压U2＝55V时，实际热功率P2＝U22R＝2.5W，故B正确；当电压U3＝440V时，热功率P3＝U23R＝160W，超过额定功率太多，故灯丝必被烧断，造成断路，热功率为零，故C错误．答案：B5．一台电动机的额定电压是220V，额定电流为5A，电动机线圈的电阻是0.4Ω.当该电动机正常工作时，每秒钟产生的热量是()A．1100JB．110JC．1210JD．10J解析：电热Q＝I2Rt＝52×0.4×1J＝10J，故D选项正确．答案：D6.如图所示，灯L上标有200W，电动机上标有2000W，在A、B两端加上220V电压时，灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作时的电阻．解析：设A、B间电流为I，A、B间总电压U＝220V，A、B间消耗总功率P＝200W＋2000W＝2200W，由P＝UI，得I＝PU＝2200220A＝10A，由IL＝I，PL＝I2LR得R＝PLI2L＝200102Ω＝2Ω.答案：2Ω