16.4科学探究：电流的热效应.ppt

科学探究： 　　电流的热效应 武夷山三中物理组 电油炸锅 电饭煲 电熨斗 电取暖器 电烤箱 电热水器 电烙铁 电热水壶 电热毯 这些常见家用电器的共同特点： 1.电流通过导体时电能转化为热能的现象叫做电流的热效应。 2.利用电流的热效应工作的电器叫做电热器。 3.电热器的主要组成部分是发热体，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。 优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制和调节等优点。 缺点：浪费电能，造成电线老化,影响用电器使用寿命。 电流的热效应有什么利和弊？ 电流的热效应与哪些因素有关？ 点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？ 导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不是很热？说明什么？ 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？ 猜想：电流I、电阻R、时间t三者对电流产生的热量Q的多少有影响； 实验：对电流I、电阻R、时间t三者进行探究。 控制电流I、时间t相同:研究电阻R变化→ 对电热Q的影响 控制电阻R、时间t相同:研究电流I变化→对电热Q的影响 控制电阻R、电流I相同:研究时间t变化→对电热Q的影响 控 制 变 量 法 探究实验用什么物理方法？ 电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见 也摸不着，如何测量呢？ 既看不见也摸不着的科学量 既看得见也能测量的科学量 转化 转化 让电流产生的热量被气体吸收，通过观察气体的热膨胀（观察玻璃导管内的水柱升降）来测量。 控制电阻R、电流I相同:研究通电时间t变化→ 对电热Q的影响 结论：在电阻通过电流Ｉ相同时，电流产生热量多少与通电时间t长短有关，并且通电时间t越长电流产生热量越多。 每隔一分钟记录一下温度计的示数 控制电阻R、时间t相同:研究电流I变化→对电热Q的 影响 结论：在电阻Ｒ和通电时间t相同时，电流产生热量多少与通过导体的电流Ｉ大小有关，并且电流Ｉ越大，电流产生热量越多。 相同时间内通过R的电流为Ｉ，移动R0的滑片,使通过R的电流为0.5Ｉ。比较R两次所产热的多少 控制电流I、时间t相同:研究电阻R变化→对电热Q的影响 结论：在电流I和通电时间t相同时，电流产生热量多少与导体的电阻Ｒ大小有关，并且电阻Ｒ越大，电流产生热量越多。 电流通过导体所产生的热量与导体的电阻 大小成正比，与电流的平方成正比，与通 电时间成正比。 焦耳定律(Ｑ＝Ｉ２Ｒt) 总结论 焦耳（1818～1889），英国物理学家。1818年 12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德，1889年10月11日卒于塞尔。 焦耳定律的发现者 焦耳定律的理论推导 电流通过纯电阻导体时所做电功W=UIt 电流通过纯电阻导体时所做电 功全部转化为电热Q=W=UIt 对于纯电阻导体U=IR Q=W=UIt=IRIt=I2Rt 问题1. 灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出来。这是为什么? 灯泡的电阻比电线的大得多，产生的热量更多。 问题2. 假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？ 大功率用电器的电流过大，引起导线发热过多。 问题3.电路中负荷过大有什么危险？为什么？ 电路中负荷过大时，使电路中电流过大，按Q=I2Rt计算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。 显然，我们希望热量更多地集中在电炉的发热体上，而不是与电炉相连的导线上。根据今天所学的焦耳定律Q=I2Rt ，你对发热体和导线的材料有何建议？ 发热体：电阻率大、熔点高 导　线：电阻率小、熔点高 请你当设计师： 电热油汀 电热蚊香 电水壶 电熨斗 电暖器 电炉 电热的作用：有利的一面 电热的作用：有害的一面 电热产生的根本原因是导体存在电阻 电热的作用：有害的一面 加快散热的方法三：散热风扇 加快散热的方法二：散热孔 加快散热的方法一：散热片 电流热效应的利用 制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高） 制白炽灯 制保险丝（要求保险丝材料电阻率大、熔点低） 导线上的热损耗应尽量减少。 家用导线一般用电阻率很小的铜导线。 高压导线又都是采用升高电压减少电流的方法来减少热损耗。 预计未来导线可用超导体从而避免电流在导线上的热损耗。 无用的电流热效应应尽量减少 电热与电功的比较 ⑴电功 W ： 电热 Q ： ⑵当电能全部都转化为内能时， 电热器： ⑶当电能一部分转化为内能时, 电动机： 电功 电热 电功 ＞ 电热 始终等于消耗的电能 由电能转化来的内能 电风扇 消耗电能→产生机械能和 内能 电流做功 分析： 消耗的电能 产生的内能 电功 电热 ＞ ＞ 电热与电功的关系： 1.一个20Ω的电阻，通过0.5A的电流2min，电阻上 消耗的电能是_____,释放热量为_____