15.3 电热器 电流的热效应 课件- 2024-2025学年苏科版物理九年级下册

第15章 电功和电热 第三节 电热器 电流的热效应 热量从何而来？ 有一天，小明放学回家后接到妈妈的电话，妈妈嘱咐他好好写作业，不要看电视。等妈妈下班回家时看到小明在写作业，电视机也没有打开，很高兴。可妈妈用手摸了一下电视机的后盖就发现，小明没有按照妈妈说的做，看过电视，你知道小明的妈妈是根据什么道理判定的吗？ 电能 ↓ 伴有热现象产生 电能 → 内能 符号：Q 单位：J 热量的转化 电流的热效应： 导体中有电流通过时，电能转化成内能 电能 → 内能 电热水壶 电熨斗 电饭锅 电暖气(浴霸) 电热器、电流的热效应 电热器：利用电流做功将电能转化为内能的装置 发热体是由电阻率大、 熔点高的材料做成的 微波炉是电热器吗？ 阅读辨析 1980年巴黎出现了一种被称为“烹饪之神”的炊具微波炉，其心脏是瓷控管，能产生的每秒24亿5千万次的超高频率的微波，快速振动食物内的蛋白质、脂肪、水分子等。使分子之间相互碰撞、挤压、重新排列组合。简而言之，是靠食物本身内部的摩擦生热的原理来烹调的。 不是 电阻R的大小？ 电流I的大小？ 时间t的长短？ 控制变量法 品牌、杂牌手机？ 快充、慢充？ 5min、10h？ 🤔手机充电是否会爆炸💥影响因素是什么？ 电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？ 材料 控制通过导体的电流I和时间t相同 如何比较热量多少？ 转化法：不易观察测量比较的量转换为易观察测量的量 U型管中液面高度的变化，反应了温度的变化。液面高度变化越大，说明空气的温度变化越大，即电流产生的热量越多。 结论：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量也就越多 ①电热与电阻R的关系 液体或气体的温度变化 或者热胀冷缩 要想现象明显，温度变化应 。 应选择 (水/煤油)。 快 煤油 控制导体的电阻R和通电时间t相同 结论：在电阻和通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，电阻产生的热量也就越多 ②电热与电流I的关系 什么电路？ 结论：在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，电阻产生的热量也会越多 控制导体的电阻R和电流I相同 ③电热与时间t的关系 电流的热效应： 电流通过导体时，电能转化成内能 符号：Q 单位：J 电流通过导体产生的热量的因素：电流I、电阻R、通电时间t 在I和t相同的情况下，R越大，电阻产生的热量Q也就越多 在R和t相同的情况下，I越大，电阻产生的热量Q也就越多 在R和I相同的情况下，t越大，电阻产生的热量Q也就越多 结论 在“探究影响电流热效应的因素”实验中： (1)小明联想到学习和生活中的三个现象： ①滑动变阻器上标有允许通过的最大电流值； ②电炉通电时，电炉丝发热而与它相连的铜导线却几乎不发热； ③要将饭煮熟，电钣锅要工作足够长的时间，猜想影响电流热效应的因素有电阻的大小、电流大小和通电时间。其中现象①支持的猜想因素是         ； (2)图中电阻丝R1和R2(R1>R2)分别浸没在一定质量的液体中，通电时电阻丝产生的热量被液体吸收，液体的温度就会升高。我们可以通过比较          (“相等”或“不等”)质量的       ( 选填“同种”或“不同”)液体的                   来比较电阻丝发热量的多少； (3)如图将阻值不等的电阻丝R1和R2串联接入电路中。是为了控制           相同，从而研究         对电热的影响。实验发现甲温度计示数比乙温度计示数上升得快，则由此得到的结论是                              。       练一练 电流 相等 同种 温度变化 电流 电阻 电流时间相同时，电阻越大，产生的热量越多 焦耳定律 电流通过导体所产生的热量(Q)和电流的二次方(I2)成正比，跟导体的电阻(R)成正比，跟通电时间(t)也成正比 焦耳 公式： Q= I2 R t 焦耳定律 1 J = 1 A2·Ω·s A.实验定律普遍适用于各种电路电热计算。 B.注意Q与R、I、t的“同体、同时性”关系。 C.落实Q与R、I、t的单位“统一性”原则。 物理意义： 1 Ω的电阻通过1 A的电流时， 1s内产生的热量为1 J 电功：W = UIt 焦耳定律导出式 电热：电能转化为内能 电功： = UIt = W = Q = I2Rt 电热：Q = I2Rt 纯电阻电路 电流做的功，即消耗的电能 W和Q有什么关系呢？ W = Q： 全部电能内能 W > Q： 部分电能内能 W = UIt Q = I2Rt 三式通用! 电功、电能 电热 不能混用! 非纯电阻电路 随堂小练12页 纯电阻电路： 消耗的电能全部转化为内能 电热Q = 电功W Q = W = UIt = I2Rt = R 电热水器 电热水壶 小太阳 电热毯 焦耳定律应用 三式通用! 电热的危害： 温度过高，烧坏电器 风扇散热 散热片 一台电动机正常工作时线圈两端电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中的电流为10A，若这台电动机正常工作1s。 求： (1)消耗的电能W； (2)产生的热量Q； (3)电动机输出的机械能 练一练 (2)Q = I2Rt = (10A)2×2Ω×1s = 200J 解：(1)W = UIt = 380V×10A×1s = 3800J (3)E = W − Q = 3600J 用电器 电能 机械能 内能 W=UIt Q=I2Rt = W − Q = UIt − I2Rt 非纯电阻电路: 消耗的电能部分转化为内能 电热Q ˂ 电功W 电风扇 电动机 空调 焦耳定律应用 吹风机 电能W 内能Q 机械能 电视机 = W − Q = UIt − I2Rt = UIt = I2Rt 其它形式的能 电动机工作效率η η = = ×100% 工作效率 热水器工作效率η η = = ×100% 用电器 发热 电能 水的 内能 UIt I2Rt Q = cmt = 某电热水器的工作原理如图(两电阻相等，U源不变)，它有慢加热档、快加热档和保温档三个工作状态。慢加热档（P1）的开关状态是 ；快加热档（P2）的开关状态是 ；保温档（P3）的开关状态是 ；则P1 : P2 : P3 = 。 重点题型——高低温档 两电阻(R1>R2)电路可分为4档： 1.R1、R2并联工作； 2.R1单独工作； 3.R2单独工作； 4.R1、R2串联工作 P总=U2/R 功率之比=总电阻反比 功率增加 S1接b、S2闭合 S1接a、S2闭合 S1接b、S2断开 : 焦耳定律： 电流通过导体所产生的热量跟电流的二次方成正比， 跟导体的电阻成正比，跟通电时间也成正比 电热Q与电功W之间的关系: 纯电阻电路： 电能  内能 Q = W 非纯电阻电路： 其他形式的能 电能 内能 W > Q 总结 1.已知：U=6V，R1=5Ω，R2=10Ω，t=10s。求：Q1 = ？ 练一练 2.把两根电热丝串联接到电源上，发出热量较多的一定是( )　 A．通过电流较大的 B．两端电压较大的　　　 C．电阻较小的 D．以上三个都对 3.阻值为R的电阻丝接到电压不变的电源中，4min可使一杯水烧开，现换用阻值为10R的电阻丝，再接到此电源上，　　min可使同样的一杯水烧开。 72J B 40 4.两根电热丝，电阻之比为2 : 1，若把他们串联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为　　　；若把他们并联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为　　　。 5.额定电压、额定电功率均相同的电风扇、电烙铁、日光灯，各自在额定电压下正常工作相同的时间，比较它们产生热量的多少，结果是( )　　　　　　　　　　 A．一样多　　　B．电风扇最多　　　　 C．电烙铁最多　D．日光灯最多 练一练 2:1 1:2 C 7.下列图像中，反映物理量之间的关系正确的是( ) A.水对内部某点的压强和深度的关系 B.电流通过导体产生的热量和电流的关系 C.燃料完全燃烧放出的热量和质量的关系 D.汽车做匀速直线运动时路程和时间的关系 6.有一电动机，它正常工作时的电阻为5Ω，电流为5A，正常工作的电压为220V，通电10min，电动机消耗的电能为多少？产生的热量为多少？有多少电能转化为机械能？ W = UIt = 6.6×105 J 练一练 Q = I2Rt = 7.5×104 J E机械 = W − Q = 5.85×105 J C 8.小亮家新装了一台智能电热马桶盖，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三挡并可以手动调节，其额定电压为220V，低温档、中温档的额定功率分别为22W和44W。利用所学知识他设计了一个等效电路图，如图所示，用定值电阻R1和R2表示两电热丝，单刀双掷开关S2可以接a或b。当它接入家庭电路中正常工作时： ①低温档加热的电流多大？ ②中温档加热5h，消耗多少度电？ ③高温档加热的额定功率是多少瓦？ 练一练——多档位电热 0.1A 2.64×104J 88W $$