内容正文:
第46讲 电热
主干梳理
1.电流的热效应
(1)概念:电流通过各种导体时,会使导体的温度__升高__的现象。
(2)实质:电能转化为__内能__的过程。
1.焦耳定律: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。
2.公式:Q=__I2Rt__(其中Q表示热量,单位为J;t表示时间,单位为s)。
3.影响因素
(1)电流、通电时间相同时,电阻__越大__,产生的热量越多。
(2)电阻、通电时间相同时,电流越大,产生的热量__越多__。
1.原理:利用电流的__热效应__工作。
2.主要组成部分:发热体。发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
3.应用:电熨斗、电吹风机、电热毯、电热壶、电饭煲等。
【名师点拨】焦耳定律与电功公式W=UIt只适用于纯电阻电路,即只有在像电热器这样的电路中才可用Q=W=UIt=I2Rt=。
【实验突破】探究导体产生热量与电流、电阻的关系
1.实验器材:U形管、电阻丝、密闭容器、秒表、煤油等。
2.实验装置(如图所示)
(1)被加热的材料选用煤油或空气,因为其__比热容__小,可以使实验现象更明显。
(2)要求被加热物质的种类、质量、初温均相同。
(3)转换法的应用:利用U形管中__液面差__的变化来反映电阻丝产热的多少。
3.要点探究(控制变量法)
(1)探究电流产生的热量与电阻的关系:控制通过电热丝的__电流__和__通电时间__相同,选择两个__阻值__不同的电阻丝;电阻越__大__,产生的电热越多。
(2)探究电流产生的热量与电流的关系:控制__电阻丝阻值__和__通电时间__相同,改变通过两电阻丝的__电流大小__;电流越__大__,产生的电热越多。
(3)探究电流产生的热量与通电时间的关系:控制__电阻丝阻值__和__通过电阻丝的电流__相同,改变__通电时间__的长短;时间越__长__,产生的电热越多。
4.交流与分析
(1)在实验中发现U形管两侧液面高度不变,原因可能是电路存在断路故障。
(2)两电阻丝串联的目的是保证通过两电阻丝的__电流__和__通电时间__相等。
(3)多次测量时的注意事项
①每次测量完成后应断开电源开关,使U形管内液体冷却;避免浪费电能。
②测量完成后打开U形管盒盖上的通气孔,以加快液体冷却的速度。
③每次开始实验时均保持U形管内液面高度差为0,使每次实验时液体的初温相同,便于比较各次实验时电阻丝产生热量的多少。
易错自纠
下列说法正确的打“√”,错误的打“×”。
1.小科学习了电流的热效应的课程后,想探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关。他连接了右图所示的电路进行实验,其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为25 ℃的煤油,阻值为5 Ω和10 Ω的电阻丝R1、R2。闭合开关一段时间后,记录此时两个温度计的示数。根据上述实验,判断下列叙述的正误。
(1)此实验探究的是热量与电阻的关系。( √ )
(2)此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少。( √ )
(3)被加热的材料选用红墨水,可以使实验现象更明显。( × )
(4)通电一段时间后,左边温度计示数大于右边温度计示数。( × )
(5)要使实验更快完成,应将变阻器滑片右移。( × )
2. 小科学习了电动机的相关知识后,对此产生了浓厚的兴趣。他研究了电动自行车,发现它有行驶工作、蓄电池充电两种状态,局部电路图如图所示,断开S
后,充电插口可以外接充电器对电池进行充电。电动自行车行驶过程中,其电动机正常工作电压为48 V,此时通过电动机线圈的电流为5 A。电动机线圈的电阻是0.5 Ω。判断下列叙述的正误。
(1)对蓄电池充电时,蓄电池相当于电路中的用电器。( √ )
(2)电动自行车的电动机把电能全部转化为机械能。( × )
(3)电动机正常工作1 min,电流通过线圈所产生的热量为14 400 J。( × )
(4)电动机正常工作1 min,消耗的电能为14 400 J。( √ )
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