15.3 电热器 电流的热效应

(共20张PPT)
体 验 活 动
将5欧姆、10欧姆、20欧姆三只电阻串联后接到学生电源上，电源电压调到9V，观察并迅速触摸三只电阻，感受有什么不同，为什么？
导体对通过它的电流有阻碍作用，这种阻碍会使得电能转化为内能，所以通电后电阻将有发热现象，人们把这种现象叫做电流的热效应 。
利用电流做功将电能转化为内能的装置，称为电热器。
15.3电热器 电流的热效应
问题
你知道生活中哪些家用电器是物理上说的“电热器”吗？
电热器的结构共性
⑴电热器的主要组成部分是电阻丝做的发热体。
⑵发热体均是由 电阻率大 、 熔点高 的材料做成的。
同学们，想一下，这么多电热器在结构上有什么相同之处？
一、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。
利用电流做功将电能转化为内能的装置，统称为电热器。
思考：
1、灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡热得发光，电线却不怎么热，这是为什么？
2、相同的导线如果将灯泡换成大功率的电炉，电线将显著发热，甚至烧坏电线，这又是为什么？
3、电熨斗，它通电的时间过长，会产生更多的热量，一不小心，就会损坏衣料。
这又是为什么？
电阻不同
电流不同
时间不同
提出问题
电流通过电热器产生的热量跟哪些因素有关？
做出猜想
导体的电阻
导体中电流
通电的时间
实验方法
控制变量法
探究热量与电阻的关系
R1=10Ω
R2=5Ω
1:怎样研究电热器产生热量与电阻大小的关系
控制电流和时间相同，电阻不同
两个电阻串联时，可以保证通过它们的电流和时间相同；
探究热量与电流的关系
R1=R2=R3=10Ω
I1=2I2
R1
R2
R3
1:怎样研究电热器产生热量与电流大小的关系
控制电阻和时间相同，电流不同
实验视频
试验结论
结论1: 在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。
结论2: 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
结论3: 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。
认 识 焦 耳 定 律
英国物理学家焦耳用近四十年的时间探索了“电热与电流、电阻、时间的定量关系” ，不畏艰难，呕心沥血，他为推动人类社会的进步，为科学而贡献几乎毕生的精力，他的事迹非常感人。为了纪念这位伟大的科学家，物理上用“焦耳”作为功或能的单位。把这一定律称作焦耳定律
二、焦耳定律
１、内容：电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体电阻成正比，与通电时间成正比。
2、公式：Q 热= I2Rt
3、单位：
I-A, R-Ω, t-s, Q-J
思考：为什么电热器的材料要用电阻率大，熔点高的电阻丝做？
二、焦耳定律
4、理论推导
电能全部转化为内能
Q热= I2Rt
Q热 = W = UIt
Q热 = W = U2t/R =Pt
Q热≤W
灯泡接入电路中,灯泡和电线中流过相同的电流,它们都要发热，实际上灯泡热得发光,电线的发热却觉察不出来。这是为什么
接入更多大功率的用电器时，电线将显著发热，会烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？
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___.
一个电阻通过0.2A的电流5min，电阻上产生的热量为600J.这个电阻的阻值是___ Ω
一个200Ω的电阻通电2min，电阻上消耗的电能是4.5×104J,则通过电阻的电流是___.
一个40Ω的电阻，通过0.3A的电流，则通电______min释放热量为2160J.
随堂练习1
随堂练习2
两个电热器的电阻之比为4︰3，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为_____；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为1︰3，在相等的时间里产生的热量之比为______。
4︰3
1︰9
当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使通过的电流增加到0.4安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么Q2是Q1的　(　　　 )
A、2倍　 B、4倍　 C、0.25倍　 D、0.5倍
B
随堂练习3
随堂练习4
两根长度相同，粗细不等的镍铬合金电阻丝，串联以后接入电源两端，在相同的时间内电阻丝上的放热情况是（ ）
A、两根一样多　
B、粗的一根较多
C、细的一根多　　
D、缺少条件，无法判断
C
反馈练习
一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，在5min内产生多少热量？