13.4 电流的热效应（课件PPT）-【优翼·学练优】2023-2024学年九年级全一册初三物理（北师大版）

第十三章 电功和电功率 四、电流的热效应 四、电流的热效应 1 通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关。 02 知道什么是电流的热效应。知道电流的热效应与导体电阻、通过导体的电流、通电时间的定量关系。 01 学习目标 知道电流的热效应的应用实例和危害。 03 2 观察与思考 台灯工作一段时间后灯泡会发烫；给电热水壶通电可以给水加热；给电烤箱通电可以把食物烤熟，这些热量是从哪里来的？ 3 1.电流的热效应 4 电流的热效应 什么是电流的热效应？ 电流通过导体时，导体会发热，这种现象叫作电流的热效应。 5 电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 刚刚发光的灯泡并不热，过一会儿就会烫手，这是为什么？ 问题与思考 问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 猜想：与电阻、电流、时间有关 设计实验： 当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？ 用什么方法去观察那些不可见的物理量？ 电流的热效应与哪些因素有关 控制 变量法 转换法 7 实验1：研究电热与电阻关系 R1=5Ω R2=10Ω A 条件：容器相同，I相同，t相同 结论：I和t相同时，R越大，Q越多。 现象：B中液面上升多 5 Ω 5 Ω 5 Ω A B 8 实验2：研究电热与电流关系 I = 2I1 A I R=5Ω R=5Ω R=5Ω I1 结论：R和t相同时，I越大，Q越多。 现象：D中液面上升多 条件：容器相同，R相同，t相同 5 Ω 5 Ω 5 Ω C D 实验视频 实验表明：导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，电流的热效应就越显著。 10 2.焦耳定律 11 焦耳定律 Q = I2Rt 内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 公式： 12 补充说明：电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，没有同时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W。 即： Q=I2Rt 电热 W=UIt 电能 什么情况电热会小于电能呢？ 焦耳定律 焦耳(James Prescott Joule，1818-1889)，英国物理学家。用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。 14 电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 电线和电炉串联，通过它们的电流是一样的，而电炉的电阻比电线的电阻大的多，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，在相同时间内电流通过电炉产生的热量比通过电线产生的热量大，因此电炉热而电线却不热。 思考与讨论 练一练 一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V 的电源两端，在 5 min内共产生多少热量? I = U R 解： = 36V 60Ω = 0.6A Q = I2Rt = (0.6A)2×60Ω×300s = 6480J 答：在5min内共产生热量6480J。 额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时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? 前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。 思考与讨论 电流热效应的应用及危害防止 1.电流热效应的应用 利用电热孵化器孵小鸡 电热器都是利用电流的热效应工作的。 用于加热 用电器工作时，都不可避免地发热。这是电流热效应的表现，它既会浪费能源，又会由于升温使用电器有被烧毁的危险，因此很多用电器采用设置散热孔、散热片或在发热部位安装风扇等方法散热。 2.电流热效应危害的防止 电脑的微型风扇 电视机的后盖 拓展：电能和电热的关系 纯电阻电路： 消耗的电能全部转化为内能 纯电阻电路电热计算式 Q = I²Rt W = UIt = U2 R 纯电阻电路电能计算式 W = I2Rt 100%转化 电能 W = UIt 非纯电阻电路： 消耗的电能一部分转化为内能 电热 Q = I²Rt 其他形式的能量 某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5Ω，当它正常工作1分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？ 解：消耗的电能：W总=UIt=220V×2A×60s=26400J 线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2A)2×5Ω×60s=1200J 得到的机械能：W机=W总-Q=26400J-1200J=25200J 练一练 电流的热效应 电流的热效应 电流通过导体会发热 焦耳定