专题13 电功与电热2（焦耳定律与电流的热效应）-2023年新九年级物理暑假自学夯实基础课程（苏科版）

十五章 电功和电热 二、焦耳定律与电流的热效应 知识点一：焦耳定律 1、焦耳定律：电流通过导体产生的热量与电流平方成正比，与导体电阻成正比，与通电时间成正比。 2、单位：焦耳，简称焦，用J表示。 3、计算公式：（适用于所有电路） 4、推导公式： （1）对于纯电阻电路可推导出：（电能全部转化为内能） （2）串联电路中常用公式：；热量与电阻成正比：； 并联电路中常用公式：；热量与电阻成反比：； （3）无论用电器串联或并联，计算在一定时间所产生的总热量，常用公式：； 知识点二：电流的热效应与电热器 1、电流的热效应：导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应。 2、电热器：利用电流做功将电能转化为内能的装置，统称为电热器。例如家里的电热水器、电熨斗、电烤箱、电饭煲等，它们在工作时把电能全部转化为内能。 （1）原理：焦耳定律 （2）组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的合金制成； （3）优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度；缺点：电流较大，容易烧坏电路。 知识点三：影响电热器工作效率的因素 1、怎样研究电热器产生热量与电压大小的关系？（两个电阻串联时，可以保证通过它们的电流和时间相同） 2、怎样研究电热器产生热量与电流大小的关系？（两个电阻并联时，可以保证通过它们的电压和时间相同） 【实验结论】 结论1：两个用电器串联时，在相同时间内，用电器的电阻越大，产生的热量越多。 结论2：两个用电器并联时，在相同时间内，用电器的电阻越小，产生的热量越多。（注意电流范围） 结论3：无论串联或并联电路，在相同条件下，通电时间越长，用电器产生的热量越多。 知识点四：焦耳定律的实际应用 1、掌握在不同情况下选用不同的公式进行计算问题会更简单。 例：串联电路中比较实际功率大小和相关计算用公式比较方便，即电阻越大功率越大。而在并联电路中比较实际功率大小和相关计算则选用公式比较方便。 2、对于纯电阻电路，例如：电灯、电烙铁等电路，电流做功全部转化为内能。 即有，此时用公式：来计算的结果都一样。 3、对于非纯电阻电路，例如：电脑、电视机、电风扇等，电流做功会转化为内能及其他形式能。 在电动机工作的电路中，加在电动机两端的电压是U，通过的电流是I，电动机的线圈也有一定的电阻R，则此时电流做的功为，而电流做的功并没有全部转化为内能，其绝大部分转化为了机械能，但通过线圈电阻R的电流仍使线圈发热，所以其产生的热量为，但此时，而是，对于该电路有：。 【巩固训练】 例1：如图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化图象，将它们按图乙接入电路中，只闭合开关S，小灯泡的实际功率为1W；再闭合开关S1，电流表示数变化了　 　 A，此时电路消耗的总功率为　 　 W。 例2：小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。温度计显示煤油的温度。 （1）这两个烧瓶中所盛煤油的质量应 ，除了质量，还要控制的物理量有 ； （2）小红问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油”。对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是（ ） A．因为煤油有颜色便于观察 B．因为煤油有比较大的热值 C．因为煤油有比较小的密 D．因为煤油有比较小的比热容 （3）请你用笔画代替导线，帮他把电路连接完整：（要求P向右移电路中电流变小），则在开关闭合前滑片P处于最 （左/右）端； （4）电流产生的热量多少不容易直接测量。小明和小红采用的是观察 来显示电流产生热量的多少的。像这种能用直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”，如果是你对于本实验你还有什么创意的显示电流产生热量多少的方法： ，如果没有也可以再列举一个在物理探究中用到“转换法”的例子： 。（只要答一个即可） （5）实验中，小明和小红发现B烧瓶中温度计的示数升高的快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻 ，产生的热量越多。 例3：在学习“探究影响电流热效应的因素”时，同学们发现用电阻丝对煤油加热时，观察温度计的示数变化的过程非常耗时，为了减少实验的时间，他们提出了如下改进的设想：设想一：将煤油换成水来做实验； 设想二：通过加热空气来做实验。 （1）他们经过讨论，断定设想一是错误的，你认为他们他们判断的依据是： 。