3.6 电能 第4课时 常用电热器 课件 2023—2024学年浙教版科学九年级上册

第3章 能量转化与守恒 第6节 电能 第4课时 常用电热器 一、电流的热效应 电流的热效应 1 电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。 概念： 电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。 实质： 各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的。 应用： 常见的电热器 2 电热的利用与防止 3 电热的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。 缺点：①在家庭电路中，由于长期的电流热效应，导线外的绝缘层会加速老化，甚至会烧毁绝缘层而引发火灾； ②电流的热效应会影响家用电器的使用性能和寿命。 二、电热跟哪些因素有关 电流通过导体会产生热，电流通过导体产生的热的多少与哪些因素有关？ 探究：电热跟哪些因素有关 1.猜想与假设 2.实验方法 (1)可能与导体电阻的大小有关，R越大，Q越大。 (2)可能与电流的大小有关，I 越大，Q越大。 (3)可能与通电时间的长短有关，t 越大，Q越大。 控制变量法、转换法 3.实验器材：煤油、电阻丝R甲<R乙、瓶塞上插有玻璃管的烧瓶、开关、电流表、电源、导线、秒表、滑动变阻器等。 烧瓶与玻璃管相当于液体温度计，只要比较2根玻璃管内液面上升的高度，就可以比较出液体温度上升的高低，进而比较2根电阻丝放出热量的多少。 转换法 4.设计并进行实验 （1）研究电阻大小对电热的影响 控制电流和通电时间相同， 电热丝的电阻不同。 ① 将2根不同的电阻丝串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置。 ④ 比较2根玻璃管内液面上升的高度，可以得出：当电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。 ② 闭合开关，记下电流表的读数。 ③ 经过一段时间后，标出2根玻璃管内液面的位置。 （2）研究电流大小对电热的影响 控制电阻和通电时间相同，改变电路中的电流。 ⑦ 与上次该玻璃管内液面上升的高度相比，可以推测得出：当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越多。 ⑤ 当2根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关，记下电流表的读数。 ⑥ 经过与第一次相同时间的通电后，标出甲瓶（或乙瓶）玻璃管内液面的位置。 5. 实验结论 电热跟电阻、电流和通电时间有关。 ①电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热越多。 ②电阻和通电时间相等时， 电流越大，电流产生的热越多。 ③电流和电阻相等时，通电时间越长，电流产生的热越多。 显然，通电的时间越长，电流产生的热量就越多。 三、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。 这个规律叫做焦耳定律，它是由英国科学家焦耳最先发现的。 1.焦耳定律的内容 2.焦耳定律的公式 P=I2Rt 电流 I 的单位是安（A），电阻 R 的单位是欧（Ω），时间 t的单位是秒（s）。 1 J=1 A2•Ω•s。 思考与讨论 电吹风机工作时电能转化成内能和机械能； 电熨斗工作时电能全部转化成内能， 电熨斗工作时可以认为是将电能全部转化成了内能。 （1）电吹风机和电熨斗通电时都会发热，哪种用电器可以认为是将电能全部转化成了内能？ 若电流做的功全部用来产生热量即:Q = W 又∵W = UIt 根据欧姆定律U = IR ∴Q = W = UIt = I2Rt （2）利用电功公式和欧姆定律推导焦耳定律的公式 3.焦耳定律的应用 （1）在加热状态下，电饭锅正常工作30分钟产生多少热量？ （2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率多大？ 例：下图是电饭锅的电路图。电饭锅工作时有两种状态：当自动开关S接通时，电饭锅处于加热状态，将锅内的水加热直到烧开；当自动开关S断开时，电饭锅处于保温状态。图中R2是加热用的电热丝，阻值为55欧；R1是电阻，阻值为145欧。试求: 解：（1）在加热状态下， 开关S接通，电路中只接入了电热丝R2， 通过R2的电流： 根据焦耳定律， R2上产生的热量： Q=I2R2t=（4 安）2×55 欧×30×60 秒=1.584×106 焦 （2）在保温状态下，开关S断开，电阻R1与电热丝R2串联， 假设此时电路中的电流为I′，根据串联电路的电压特点：U=U1+U2=I′R1+I′R2 电饭锅消耗的功率：P′=U I′=220 伏×1.1 安=242 瓦 电能全部转化为内能时，计算电热用什么公式？ 电能没有全部转化为内能时，计算电热用什么公式？ （1）电能全部转化为内能（纯电阻电路）时，计算电热的公式： （2）电能没有全部转化为内能（非纯电阻电路）时，Q=I2Rt 。 纯电阻电路中，电流做多少功，就将多少电能转化成内能。 思考与讨论 一、电流的热效应 1.电流的热效应 概念、实质、应用 2.常见的电热器 3.电热的利用与防止 课堂