第1章 6 电流的热效应-2021-2022学年高中物理选修1-1【名师导航】同步Word教参(人教版)

六、电流的热效应 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道电流的热效应跟哪些因素有关．(重点) 2．学会用焦耳定律解决一些实际问题．(重点、难点) 3．知道生活中应用焦耳定律的例子．(重点) 4．掌握节约电能的一些方法． 一、电阻与电流的热效应 1．焦耳定律 (1)电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比． (2)公式：Q＝I2Rt． (3)单位：焦耳，符号：J． 2．热功率：把电热器单位时间内消耗的电能叫做热功率． P＝＝I2R，单位：瓦，符号：W． 3．额定功率是指用电器正常工作时的功率，这时加在用电器两端的电压叫额定电压，通过用电器的电流叫额定电流． 4．能量转化 (1)电流通过电动机时，电能主要转化成机械能，只有一部分转化成内能，这时电功率大于热功率． (2)电流通过白炽灯泡时，电能全部转化成内能，这时电功率等于热功率． 二、白炽灯 1．白炽灯的工作原理 利用电流的热效应，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光． 2．内部环境 为了避免高温下金属丝迅速氧化折断，灯泡要抽成真空或充入惰性气体． 1．思考判断 (1)电流通过导体时产生热量叫电流的热效应． (√) (2)电热器的电阻越大，热功率一定越大． (×) (3)电流通过电风扇时，电能全部转化为机械能． (×) (4)日光灯是白炽灯． (×) (5)白炽灯泡的电功率越大，灯丝越粗． (√) (6)白炽灯在发光时的电阻与不发光时相同． (×) 2．某电阻的阻值为5 Ω，通过的电流为2 A，则它在10 s的时间内产生的热量为(　　) A．100 J　　　　　　 B．200 J C．20 J D．2 J B　[由焦耳定律：Q＝I2Rt＝22×5×10 J＝200 J，故B正确．] 3．(多选)下列家用电器在工作时，主要利用电流热效应的是(　　) A．电熨斗 B．电冰箱 C．吸尘器 D．电饭煲 AD　[电熨斗是利用电流做功产生的热量来熨烫衣物的，故主要利用了电流的热效应，故A正确． 电冰箱是利用电流做功压缩制冷剂，使制冷剂液化，当制冷剂再通过冷凝管时体积膨胀气化而带走冰箱内的热量，故电流做功的过程中电能主要转化为机械能，故B错误． 吸尘器是通过电流做功带动风扇转动而形成风，从而把灰尘吸进吸尘器，故主要是将电能转化为机械能，故C错误． 电饭煲是利用电流流过电热丝时释放的热量来对食物进行加热，故主要利用了电流的热效应，故D正确．] 4．一台直流电动机的额定电压为U，额定功率是P，电动机内电枢导线的电阻为R，那么它正常工作时的电流是(　　) A．等于 B．等于 C．大于 D．大于 B　[由于电动机电路不是纯电阻电路，则U>IR，所以选项A、C不正确．电动机的额定功率P是电动机正常工作时的输出功率，P＝IU，所以I＝，故选项D不正确，选项B正确．] 电流热效应的理解及计算 1.电流热效应 电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞．由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断地传递给金属正离子，使金属正离子的热振动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高．这就是电流的热效应，电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能． 2．电热的探究 (1)思路：控制变量法． (2)可能因素：电流、电阻、通电时间． (3)方法 ①电流、通电时间相同，探究电热与不同电阻的关系． ②电阻、时间相同，通入不同的电流，探究电热与电流的关系． ③电流、电阻相同，通电时间不同，探究电热与通电时间的关系． 3．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)焦耳定律公式的理解：在电流和电阻相同时，热量与时间成正比；在电阻和时间相同时热量与电流的平方成正比；在电流和时间相同时热量与电阻成正比．如串联的两个用电器由于电流是相等的，在时间相等的情况下，谁的电阻大谁发热多，不是电阻大的阻碍作用大而发热少． 【例1】　在电源电压不变的前提下，增加电炉的电热丝在相等的时间内的发热量，可采取的措施是(　　) A．增大电热丝的电阻 B．减小电热丝的电阻 C．在电热丝上并联电阻 D．在电热丝上串联电阻 思路点拨：①电热丝是电阻丝，此时，I2Rt＝t. ②利用Q＝t分析． B　[电炉可以看作是纯电阻用电器，电流产生的热等于电流所做的功，所以有Q＝W＝I2Rt＝t，根据题意知U不变，t相等，故由Q＝t可以看出R越大，放热量越小，要使热量增加，应减小电炉电阻，故B选项正确；对于C选项，能增加电炉相同时间内放出的热量，但不能使原电阻丝放热增加，故C错．] ［跟进训练］ 1．为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，应采取下列哪些措施(　　) A．保持电阻