3.6.4 电能（24张ppt）

(共24张PPT)
第五课时 电热器
问题一：家长在怀疑孩子看电视后，为什么要伸手去摸电视机后盖？
使用一段时间的电视机后盖会发热
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（热现象）。
问题二：从能量转化角度看，电流的热效应是将电能转化为什么形式的能量？这部分能量是我们使用电视时需要的吗？
电能转化为内能（热能）
电视机、电脑等使用时要散热防止电热的危害。
许多用电器接通电源后，都伴有热现象发生。
生活中有没有利用电流的热效应的设备？
电热毯
电熨斗
电饭煲
电热壶
现象：工作时产生热量，温度升高；
利用电流热效应来工作的装置称为电热器。
探究电流热效应的影响因素
电流通过导体产生的热的多少（Q放）跟哪些因素有关呢？请根据生活经验提出猜想。
经验一： 电暖器通电发热，不通电不发热。
① 可能与电流有关，I 越大，Q越大
经验二： 同一电暖器，使用时间越长，感觉越热
② 可能与时间有关，t 越大，Q越大
经验三：电热丝热的发红，而与电热丝串联的导线却几乎不发热。
③可能与电阻有关，R越大，Q越大
探究电流热效应的影响因素
我们知道P=I2R,你能用它解释原因吗？
因为电热丝与导线串联，根据P=I2R可知：通过电热丝和导线的电流相等，电热丝的电阻大，所以电热丝产生的热量多
1.猜想与假设
①可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大。
②可能与电流有关。电流越大，电流热效应越大。
③可能与通电时间有关。通电时间越长，电流热效应越大。
探究电流热效应的影响因素
思考：当我们要研究的量受两个以上的因素影响时，我们该如何研究？
控制变量法
① 保持I、t一定，探究Q与R的关系
② 保持R、t一定，探究Q与I的关系
③ 保持R、I一定，探究Q与t的关系
实验的几个注意事项
① 2 只烧瓶内装有煤油，
② 瓶塞上各插1 根玻璃管，
③ 瓶内各装1 根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
1、实验器材：煤油、电阻丝R甲2.产生的热量大小如何反映？
想法：物体受热膨胀
（转化法）
液柱上升的高度
高度越高，放热越多
原因：煤油不导电，煤油的比热容小，温度变化明显。
保持 一定，探究Q与R的关系。
【实验1】
I、t
R1=5
R2=10
电阻的大小和液柱上升的高度
【对比】 。
【结论1】通过电热丝的 相同时，电热丝的电组
越　　　，电热就越　　　。
多
大
电流和通电时间
保持电流相同
2.在探究Q与I的关系时，如何保持R不变的？
以同一电阻（R甲或R乙）为研究对象。
1.在探究Q与R的关系时，采用串联电路有什么好处？
实验的几个思考
保持 一定，探究Q与I的关系
【实验2】
电流表的示数和液柱上升的高度
【对比】 。
【结论2】电热丝的 相同时，通过电热丝的电
流越　 ，电热就越　　　。
多
大
电阻和通电时间
R、t
方法1：
思考.在探究Q与I的关系时，“减小滑动变阻器的阻值”的目的是什么？
增大电流
A
R1=10
R2=10
移动滑动变阻器使R1和R2的电流不同，观察温度计的示数。
经过一段时间后，标出 2 根玻璃管内液面的位置（或温度计读数）。
方法2：
还有吗？
【对比】 。
如图所示，控制电阻R、电流I相同，闭合开关，每隔一定时间记录一次温度计的示数，比较通电时间对电热的影响；
保持 一定，探究Q与t的关系
【实验3】
R、I
通电时间和液柱上升的高度
【结论1】通过电热丝的 相同时，电热丝的通电时间
越　　　，电热就越　　　。
多
长
电流和电阻
1. 小明家电饭锅的电源线坏了，他在网上新买了一根，使用时
闻到橡胶的焦糊味，他立即拔下电源插头，发现这根电源线很
热，其他用电器仍然正常工作。你认为引起电源线过热的原因
可能是（　　）
A．电路的电压过高 B．新买的电源线过细
C．新买的电源线过粗 D．新买的电源线过短
B
【实验结论】
电流产生的热量跟I、R、t有关，I越大，R越大，t越大，Q越大。
科学家焦耳在1840年，经过大量的定量实验得出规律：
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。
焦耳
焦耳定律：Q = I2Rt
三、焦耳定律
电流I的单位：A
电阻R的单位：Ω
时间t的单位：s
热量Q的单位是：J
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，
电功与电热关系
【例1】一只“220V，800W”的电饭锅，接在家庭电路中，求：①电饭锅正常工作时的电流。②它工作时的电阻。
③它工作1h放出的热量是多少？
④电饭锅工作1h消耗的电能是多少？
（1）因为P=UI；所以正常工作电流
I = P/U = 800w/220v ≈ 3.6A
（2）电饭锅工作时的电阻
R = U2/P = (220v)2/800w = 60.5Ω
（4）该电饭锅工作1h消耗的电能
W = Pt = 0.8kW×1h =0.8kW h=2.88×106J
（3）它1h放出的热量
Q = I2Rt = 2.88×106J
解：
W = Q
电饭锅工作时电能全部转化成内能
例2 家用电风扇正常工作时电流为0.3A，电阻等效为200 ，求在5min内共产生多少热量？消耗的电能是多少？
解：
电流产生的热量为：
Q=I2Rt=(0.3A)2×200 ×300s=5.4×103J
消耗的电能（总的）为：
W=UIt=220V×0.3A×300s=1.98×104J
电功与电热关系
W > Q
W=Q+W机
电风扇工作时电能转化成热能和机械能；
转化的机械能是多少？
机械能(有用）：W机=W–Q=1.98×104J–5.4×103J=1.44×104J
效率呢？
W机
W
1.44×104J
1.98×104J
×100%
×100%
=72.7%
=
η=
工作时电能全部转化成内能
电功与电热关系
利用电流热效应来工作的装置:电热器。
∴Q = W = UIt
又∵W = UIt ;
若电流做的功全部用来产生热量 W =Q
Q = I2Rt
当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能（有用功），同时，电动机线圈也会发热（额外功）：
电能（W） 内能（Q）+机械能（W机）
W = UIt
Q =I2Rt
W机=W–Q
即W > Q
t
=
= Pt
只适用于纯电阻电路
非纯电阻电路
巩固1、已知一台直流电动机两端的电压为6 V,通过电动机的电流为2 A,线圈的电阻为0.5 Ω。则在1 min内电动机消耗的电能及产生的热量分别为 (　　)
A. 720 J，120 J B. 720 J，720 J
C. 720 J，600 J D. 600 J，120 J
A
2. 将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是 （　　）
A．电冰箱消耗的电能最多 B．电脑消耗的电能最多
C．电热毯消耗的电能最多 D．三者消耗的电能一样多
D
产生的热量呢？
W = Pt
提升：如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 :
R1
R2
220V
（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？
Teaching Important Point:多挡位电热器的计算
解：（1）在加热状态下，开关 S 接通，电路中只接入电热丝R2
R2 上产生的热量：
Q=I2R2t= — t= —————×30×60s=1.584×106J
U2
R2
（220V）2
55Ω
（2）在保温状态下，开关 S 断开，电阻 R1 与电热丝 R2 相串联，电饭锅消耗的功率:
P= ——— = ————— =242Ω
U2
R2
（220V）2
145Ω+55Ω
微波炉是电热器吗？
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。
微波炉不是电热器。
飞跃.一直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。
求：（1）电动机线圈电阻。
（2）电动机正常工作时的输出功率多大？
（3）电动机的机械效率多大？
（4）如果在动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？
当电动机通电但转子被卡住时，消耗的电能只会让电动机线圈发热，
此时，W =Q
（相当于纯电阻电路）
解：（1）当电机不转时，由欧姆定律得，电机的内阻为：
（2）当电机正常工作时，输出功率为：
P输出=P电P内=UI I2R=2V×1A （1A）2×0.5Ω=1.5W；
（3）电动机的机械效率：
（4）电动机的转子突然被卡住时，此时相当于纯电阻，发热
功率为：