九年级物理 第15章 电功和电热 同步辅导 电流的热效应知识赏析.docx

PAGE

PAGE1

科学探究：电流的热效应

一、探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关

1.电流的热效应

（1）概念：电流通过导体,导体会发热的现象,叫做电流的热效应。

（2）实质：电流的热效应是一种普遍现象,只要用电器对电流有阻碍作用,电流流过用电器时就会发热,就会有电能转化为内能。

2.探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关

（1）进行实验：

①用液体（如煤油）温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。

②a.探究通过通电导体电阻的大小对产生热量的影响,可选择两段不同阻值的电阻丝R1、R2（R1R2）,实验时,将两段电阻丝串联在电路中,以控制通电时间和通过两段电阻丝的电流大小相等。

b.探究通电导体中电流的大小对产生热量的影响,可控制通电时间和电阻丝的阻值不变,使通过电阻丝的电流大小改变。实验时,通过调节串联在电路中的滑动变阻器来改变电路中电流的大小。

（2）实验电路图和装置（如图1所示）

图1甲乙

图1

（3）实验步骤：

①按图甲所示的电路图连接电路,通电一定时间后,切断电源,分别观测不同电阻丝所在液体温度的变化。

②控制通电时间相等,调节滑动变阻器改变通过电阻丝的电流大小,观测其中一段电阻丝（如R1）所在液体温度的变化。

③保持通过电阻丝的电流大小不变,改变通电时间,观测其中一段电阻丝（如R1）所在液体温度的变化。

（4）实验结论：当电阻和通电时间一定时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多；当电流和通电时间一定时,导体的电阻越大,导体产生的热量就越多。当电流和电阻一定时,通电时间越长,导体产生的热量就越多。

即：电流通过导体产生的热量与导体本身的电阻、通过导体的电流以及通电时间有关。

【学法技巧】

控制变量法和转换法的应用

1.控制变量法：探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻的关系时,要控制电流和通电时间相等；探究电流通过导体时产生热量的多少与电流的关系时,要控制电阻和通电时间相等。

2.转换法：在探究电流产生的热量与哪些因素有关时,产生热量的多少是不能直接观察的,但我们可以利用转换法,通过观察煤油升高的温度来判断导体产生热量的多少。

例1小宇和小刚想利用如图2所示的装置来探究“导体产生的热量与其电阻大小的关系”。两只相同的烧瓶中装有适量的煤油。烧瓶A中浸泡着一段铜丝,电阻较小：烧瓶B中浸泡着一段镍铬合金丝,电阻较大,温度计显示煤油的温度。

图2

图2

（1）为保证实验科学合理,两个烧瓶中所装煤油的质量应该。

（2）实验中,小宇和小刚发现B烧瓶中温度计的示数升高得快,这表明：在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越大,产生的热量。

解析（1）因为实验中要比较导体产生热量的多少,直接是看不出来的,只有间接地看煤油吸热后升高的温度,因此必须使两个烧瓶中的煤油量相等,这样通过煤油上升的温度的多少就可以判断电热丝产生热量的多少,如果两个烧瓶中的煤油多少不等,温度升高多的,也不一定吸收的热量就多。（2）B烧瓶中温度计的示数升高得快,说明了B烧瓶中电热丝产生的热量多,而B中的电热丝电阻较大,也就是在通过的电流和通电时间都相等的情况下,导体的电阻越大,产生的热量就越多。

答案相等越多

温馨提示实验结论描述：控制变量法探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关,在表述结论时,应注意书写的全面性,不可缺少必要的条件,如“···一定时,···”

二、焦耳定律

1.内容：电流通过导体时产生的热量,跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。

2.公式：Q＝I2Rt

公式中各符号的意义及单位：

Q—热量—焦耳（J）I—电流—安培（A）R—电阻—欧姆（Ω）t—通电时间—秒(s)

3.焦耳定律公式应用应注意的几个问题

（1）公式Q＝I2Rt是由实验总结出来的,只要有电流通过导体,都可以用它来计算电热,即它是普遍适用的公式。

（2）公式中的各物理量都是对同一段电路或同一导体而言的,同时必须对应于同一状态。

（3）运用公式时,各物理量的单位都要转换成国际单位制中的单位后再代入公式计算。

【学法技巧】焦耳定律说热量,三个因素有关联。电流平方是关键,乘上电阻和时间。热量单位是焦耳,损耗能量常用它。

例2小刘同学自制了一个简易的“电热驱蚊器”,它是利用了电流的效应工作的,发热元件是一个阻值为1.0×104Ω的电阻。当发热元件两端的电压为220V时,通电200s产生的热量为J。

解析“电热驱蚊器”工作时将电能转化成内能,利用了电流的热效应工作。当发热元件两端的电压为220V时,通电200s产生的热量：Q＝W＝＝×200s＝968J。

答案热；968

温馨提示对于纯电阻电路（电路消耗的电能全