電流的熱效應動畫動畫解析

1、普通高中課程標準實驗教科書物理,13.4 電流的熱效應,下坪民族中心學校 江湖濱,電流通過導體時會發(fā)熱，將電能轉化成內能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應,.,電流的熱效應,利用電流熱效應工作的裝置，稱為電熱器,,燙手,不燙手,why ？,合理猜測,現(xiàn)象:電爐絲和導線通過的電流相同。為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導線卻幾乎不發(fā)熱？,,根據(jù)此現(xiàn)象，你能提出什么問題？,感受生活,,……,電流的熱效應電流流過導體時，導體就要發(fā)熱。,思考？產生的熱

2、量與哪些因素有關呢?,問 題,電流通過電熱器所產生的熱量多少與哪些因素有關？,猜 測,電流,電阻,通電時間,,,,why ？,合理猜測,燙手,不燙手,跟電流有關,跟電阻有關,跟時間有關,合理猜測,演示實驗,實驗方法,實驗目的,研究電流通過導體產生的熱量跟哪些因素有關,實驗原理,當電流通過電阻絲時，電流產生的熱量就使瓶中的煤油溫度升高、體積膨脹，瓶塞上面原來一樣高的液柱就會逐漸上升.電流產生的熱量越多，液面就會上升得越高.我

3、們可以通過管中液面上升的高度比較電流產生的熱量.,控制變量法物理學中對于多變量問題，通常使其它量相同，并改變其中一個量的大小，從而使問題得到簡化。我們稱此方法為控制變量法,探究電流的熱效應跟哪些因素有關,制定計劃,請同學們閱讀課本48頁“演示”并看圖8.4-2，了解實驗裝置及裝置中用的器材，看一看你對該裝置有什么質疑可以提出來。,1、為什么實驗中要用煤油？用水不行嗎？,用水也行，只不過加熱時間要長些才能從溫度計上讀出溫度值來。,2、為

4、什么是等量的煤油，不等量行嗎？,只有用等量的煤油，才能通過比較它們的溫度來討論電流產生的熱量，這叫控制變量法。,3、為什么要把銅絲和鎳鉻合金絲串聯(lián)，并聯(lián)不行嗎？,串聯(lián)是為了使通過它們的電流相等，研究產生的熱量跟電阻的關系，這也是控制變量法。,下面我們開始實驗，并寫出實驗報告,可以控制其他變量不變，先研究電熱器發(fā)出熱量與電阻R的關系，再研究它與電流I的關系，最后研究與通電時間t的關系。,動動腦,,,,,,,,,,,,,電阻絲,,結論：,在

5、電流、通電時間相同時，阻值 大 的電阻產生的熱量多。,,,探究一：產熱多少與電阻大小的關系,實驗驗證,,,,,,,,,,,,②電流I,③通電時間t,熱量與電阻的關系,,,,,,,,,R甲>R乙,實驗發(fā)現(xiàn)：,中的火柴棒先被點燃 。,結論：,大,R甲,,,,,,電阻絲,,,,,結論：,在電流、電阻相同時，通電時間 長 的產生的熱量多。,探究二：產熱多少與通電時間的關系,實驗驗證,,,,,,,,,,,,,,,,,熱量與時間的關系

6、,,①電阻R,②電流I,長,,,,電阻絲,,,,,,結論：,在通電時間、電阻相同時，電流越 大 的產生的熱量多。,探究三：產熱多少與電流大小的關系,實驗驗證,①電阻R,③通電時間t,熱量與電流的關系,,實驗發(fā)現(xiàn)：,火柴棒在電流 的情況下的很快被點燃 。,結論：,大,,,大,試驗結論,結論1: 在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產生的熱量越多。結論2: 在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產生的熱量越多

7、。 結論3: 在通電電流和電阻相同的條件下，通電時間越長，電流產生的熱量越多。,1.焦耳定律 電流流過導體時產生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比 。,二.電流產生熱量的表達式,,,,,2.公式： 單位：,Q=I2Rt,Q I R t,焦,安,歐,秒,根據(jù)電功公式和歐姆定律推導焦耳定律.,純電阻電路：W總=Q放=Pt=UIt

8、=U2/R t=I2Rt,非純電阻電路：W總＞Q (W總＝UIt =W外＋Q),焦耳定律適用于任何用電器的熱量計算，對只存在電流熱效應的電路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t來計算熱量.,∴Q = W = UIt = I2Rt,根據(jù)歐姆定律U = IR,又∵W = UIt,若電流做的功全部用來產生熱量即Q = W,注意：,得出結論,電流產生熱量的其他表達式,當利用電流做功,將電能全部轉化為內能的為純電阻電路。,1.

9、 Q=UIt 只適用于純電阻電路(電能全部轉化為內能)的情況,2. Q= = = 只適用于純電阻電路(電能全部轉化為內能)的情況,UIt,電功與與電熱的關系（W與Q的關系）,①在電熱器電路 (只有電阻的電路)中：（電能幾乎全部轉化為內能）,W = Q （W= UIt） =（Q=I2Rt）,②在其他電路中：（如電

10、流通過電動機做功時，大部分電能轉化為機械能）,W > Q （W= UIt） > （Q=I2Rt）,前面兩個現(xiàn)象的解釋,1,第一個為什么 燈泡和導線是串聯(lián)，燈泡的電阻大比導線的電阻大,第二個為什么 干線電流等于各個支路的電流值和,2,交流討論,1、為什么在炎熱的夏天，電風扇、電視機在連續(xù)使用較長時間后要停用一會兒？,為了散熱，防止用電器因溫度過高而燒壞。,2、為什么在潮濕的天氣，對長期不用

11、的用電器，隔一段時間要通電一次？,潮濕會降低絕緣性能，使電路工作失常，所以對長期不用的用電器，隔一段時間要通電，利用電熱來趨潮。,想一想，議一議,思考：,1、燈泡和電線串聯(lián)在電路中，電流相同，燈泡熱得發(fā)光，電線卻不怎么熱，這是為什么？,2、相同的導線如果將燈泡換成大功率的電爐，電線將顯著發(fā)熱，甚至燒壞電線，這又是為什么？,3、電熨斗，它通電的時間過長，會產生更多的熱量，一不小心，就會損壞衣料。這又是為什么？,電阻不同,電流不同,時間不

12、同,如：電熨斗、電烙鐵、電爐等,電熱器:主要部分——發(fā)熱體工作原理：電流熱效應,用電來加熱的設備,電視機加散熱窗計算機、電動機等還要加風扇,防止：,,電熱的應用,電熱的應用,1.電熱器: 利用電流做功將 能轉換為 能的裝置.,2.電熱器的原理: 利用電流的 制成的加熱設備。電熱器主要組成部分是 。它是由電阻率 。熔點 的合金絲制成的加熱設備。,電,內,熱效應,發(fā)熱體,大,

13、高,常見的電熱的應用,電爐,電熱毯,熱得快,電熱水壺,電暖氣,電熨斗,電熱器,水用管狀電熱器,飲水機,電烤箱,各種加熱器,電熨斗,熱水器,熱功率,電熱器在單位時間內消耗的電能（即產生的熱量）叫熱功率P,P＝Q / t＝I2R,注：像電動機、電風扇這樣的用電器，其消耗的電能主要轉化為機械能，故電功率大于熱功率,,例1：流過一根10歐姆的電阻絲的電流為 2安培，問這根電阻絲在30秒內產熱多少？,例題,,解題格式：,電阻R=10

14、?，電流I=2A，時間t=30s,電熱Q,由焦耳定律： Q=I2Rt=22*10*30=1200（J）,這根電阻絲共產熱1200J。,例題,,例2：一根50歐姆的電阻絲工作了10秒鐘后產生1.8*104焦耳的熱量，問流過這根電阻絲的電流是多少？,解題格式：,電阻R=50?，熱量Q=1.8*104J，時間t=10s,電流I,由焦耳定律： Q=I2Rt 所以：I=（Q/Rt）1/

15、2 =（1.8*104/（50*10））1/2 =6（A）,這根電阻流過的電流為6安培。,焦耳定律是反映電流的 效應的規(guī)律，即 能轉化為 的規(guī)律。,一電爐的電阻是100 ? ，通電時間10秒鐘產生的熱量為4×105J,通過這個電爐的電流是 A,電流通過電風扇做功時， 能轉化為

16、 能和 能，如果電流做功3.6×106J,電風扇獲得的機械能一定 3.6×106J,練習,,熱,電,內,20,電,內,機械,小于,【練習4】：,兩個電熱器的電阻之比為4︰3，通過相同的電流，在相等的時間里產生的熱量之比為_____；若兩個電熱器的電阻相同，通過的電流強度為1︰3，在相等的時間里產生的熱量之比為______。,4︰3,1︰9,當0.2安的電流通過一金屬線時產生的熱量為Q1

17、，若使通過的電流增加到0.4安時，在相同的時間內產生的熱量為Q2，那么Q2是Q1的　(　　　 )A、2倍　 B、4倍　 C、0.25倍　 D、0.5倍,B,【練習5】：,接入更多大功率的用電器時，電線將顯著發(fā)熱，會燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災。這又是為什么？,防止電熱的圖片,電腦中的CPU在工作時要產生熱,如果過熱就會損壞芯片,所以要在芯片上加裝散熱片和風扇.,顯卡的