15.3 电热器+电流的热效应（课件）(共49张PPT) -2023-2024学年九年级物理下册同步精品课堂（苏科版）

(共49张PPT)
15.3 电热器 电流的热效应
第15章 电功和电热
教师
xxx
苏科版 九年级上册
电热器、电流的热效应
电热的利用和防止
焦耳定律
01
03
02
CONTANTS
目 录
电热器、电流的热效应
01
现在的智能手机，已成为人们生活中必备的工具。同学们用手机最多的是来做什么？
用手机玩游戏
用手机看视频学习
工作时间长了，手机什么感觉？
手机发热、甚至烫手
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
电流的热效应
生活中利用电流热效应的用电器
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？
电热毯和导线通过电流相同，为什么电热毯很热，而导线却不那么热
猜想：可能与电阻有关。电阻越大，电流产生的热量越多。
　　电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
为什么插座上插的用电器越多，插座及导线越来越热？
猜想：可能与电流有关。电流越大，电流产生的热量越多。
　　电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
长时间使用手机，手机为什么会发烫？
猜想：可能与通电时间有关。通电时间越长，电流产生的热量越多。
　　电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
设计实验：
（1）实验方法
①一个物理量可能与多个因素有关时，采用控制变量法。
把电热传递给气体（或液体），把比较电热的多少转化为比较气体（或液体）受热膨胀程度。
②对不易测量或观察的物理量，采用转换法。
（2）实验方案
电阻丝加热密封容器中的空气， U形管中液面形成高度差；液面差越大，产生的热量越多。
实验: 电流通过导体产生热量与电阻的关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
U型管中液面高度的变化
保持电流、通电时间相同
控制变量法
电路图
实验器材
转换法
电流通过电阻丝产生热量
密闭空气温度变化
反映
进行实验
实验结论
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
实验：电流通过导体产生热量与电流的关系
I
A
R = 10 Ω
R = 10Ω
R =10Ω
I1
电路图
实验器材
保持电阻、通电时间相同
控制变量法
观察U型管中液面高度的变化
转换法
注意：右侧U型管中液面高度的变化是由右侧密封在容器内的电阻丝引起的。
进行实验
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。
实验：电流通过导体产生热量与通电时间的关系
焦耳定律
02
焦耳定律
Q = I2Rt
内容：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。
公式：
理论推导：电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即：Q= W = Pt = UIt = IR·It = I2Rt。
焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
电功与电热的区别与联系
①电功与电热的区别
电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也表示有多少电能转化为其他形式的能。
电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。
两者表示的意义不同，是两个不同的概念。
0.22
0.28
Ⅰ. 纯电阻电路
Q=W
上述公式适用于纯电阻电路.
Q放= W总=Pt=UIt= =I2Rt
U2
R
t
②电功与电热的联系
该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即 。
Ⅱ. 非纯电阻电路
例如：当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，有少部分转化为内能发热。
电能>内能
W总＝UIt =W机械能＋Q热量
在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能 ，即电能大于内能。
① 在纯电阻电路，电流所做的功只转化为内能，电路消耗的电能和生成的内能在数值上是相等的，即W=Q，如电炉、电热器、电熨斗等.
② 在非纯电阻电路中，如含有电动机等，电流做的功一部分转化为内能，大部分转化为机械能，通过线圈电阻R的电流仍使线圈发热，产生的热量Q=I2Rt，但此时Q≠W，而是Q＜W，即 电功=内能+机械能 W=Q+W机械能
总结：电功与电热的联系
推导公式
电功 电功率 焦耳定律 适用条件
基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt
普遍适用
纯电阻电路
Q=W
电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围
例1：一根60 的电阻丝接在36V的电源上，在5分钟内共产生多少热量？
分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利 用焦耳定律公式计算电流产生的热量。
解：
I =
U
R
=
36V
60Ω
=0.6A
Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J
例2：某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5 ，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？
解：消耗的电能为:
W总=UIt=220V×2A×60s=26400J
线圈中产生的热量为：
Q=I2Rt=(2A)2×5 ×60s=120J
得到的机械能为：
W机=W总－Q=26400J－120J=25200J
思考：额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事
前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
电热的利用和防止
03
（1）电热器: 把电能转换为内能的装置。
1．电热的利用
（2）电热器的原理: 利用电流的热效应
电饭锅
电热水壶
电热取暖器
电热孵化器
(1)电热的危害:轻则用电器烧坏；重则引发火灾。
2.电热的防止
(2)防止措施有：
① ．设法减少产生的热量。
② ．可以设法散热。
投影仪的散热窗
电脑CPU的 散热片和风扇.　
主板上的散热片
知识拓展：电能和电热的关系
电能：
W = UIt
热量：
Q = I Rt
纯电阻电路：
　U = IR
消耗的电能全部转化为内能
I =
U
R
W = UIt = IR·It = I Rt = Q
=
U2
R
电能 W
内能Q
机械能E
电流
扇叶转动
电能：
W = UIt
热量：
Q = I Rt
非纯电阻电路：
　W ≠ Q
I ≠
U
R
电风扇
W = Q + E
UIt = I Rt + E
新知探究
电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。
（1）列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例
（2）列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施
电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等
电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机外壳有许多散热片
交流与讨论
新知探究
1. 若电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V，60W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，则三个用电器产生的热量是（　　）
A．电烙铁最多 B．电视机最多
C．电风扇最多 D．一样多
A
课堂练习
2. 下列情况中，属于防止电热危害的是（　　）
A．用电熨斗熨烫衣服 B．用电饭锅煮饭
C．冬天用电暖气取暖 D．电脑机箱内有小风扇
D
A
3.将一台“220V 100W”的电风扇，一个”220V 100W”
的充电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V
的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最
大的是 （ ）
A.电烙铁 B.充电器
C.电风扇 D.一样多
4．（2020 青岛）甲、乙两个电热器的电阻之比为5：4，通电相同时间产生的热量之比为5：1，则通过甲、乙的电流之比为（　　）
A．4：1 B．1：4
C．2：1 D．1：2
C
5．（2020 广西）如图是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置。通电前，A、B两个U型管内的液面相平，通电一定时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（　　）
A．I1＝I2，A管中的液面较低
B．I1＝I2，A管中的液面较高
C．I1＞I2，A管中的液面较低
D．I1＞I2，A管中的液面较高
D
6．（2020 南京二模）如图所示是“探究不同物质吸热升温现象”和“探究电流的热效应与电阻关系”的实验，关于这两个实验，下列说法正确的是（　　）
A．研究对象都是容器中的液体
B．都要控制吸热液体的质量相同
C．都要控制吸收液体的种类相同
D．都要通过温度计上升的示数比较吸热的多少
B
7．（2020 娄底）下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（　　）
A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B．家里使用电热水壶烧水
C．小明妈妈用电熨斗熨衣服
D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温
D
8．（2019 本溪）将如图甲所示的电热水瓶，接入家庭电路中单独工作时，观察到电能表（如图乙）的转盘转6转用时1min。下列关于电能表和电热水瓶的说法正确的是（　　）
A．电能表需要并联在家庭电路中
B．该电能表所在家庭电路用电器同时工作时总功率不能超过2200W
C．电热水瓶的实际功率是600W
D．若电热水瓶的指示灯损坏，它的发热
电阻还能工作，说明它们之间是串联的
C
9．（2019 重庆）具有防雾、除露、化霜功能的汽车智能后视镜能保障行车安全，通过旋钮开关实现功能切换。图是模拟加热原理图，其中测试电源的电压为10V，四段电热丝电阻均为10Ω，防雾、除露、化霜所需加热功率依次增大。下列说法正确的是（　　）
A．开关旋至“1”档，开启化霜功能
B．开启防雾功能，电路总电阻为5Ω
C．化霜与防雾电路的总功率之差为15W
D．从防雾到除露，电路总电流变化1A
C
10．（2020 乐山）如图所示，在两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＝2R2＝20Ω，电源电压U＝6V．闭合开关后，甲管中液面比乙管中液面上升得　 　（选填“慢”、“快”或“相同”），
当滑动变阻器滑片P移至最右端时，
在1分钟内电流通过电阻丝R1产生
的热量Q＝　 　J。
快
48
11．（2020 威海）一款家用电煮锅有加热和保温两个档位，工作电路如图所示。当开关S1 ，S2　 　（选填“断开”或“闭合”）时，处于加热档位。若加热时电路中电阻为42Ω，电路中电流为5A，加热2分钟，不计能量损失，能使质量为2kg的水从20℃升高到　 　℃．[c水＝4.2×103J（kg ℃）]
闭合
闭合
35
12．（2020 扬州）某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两档。电路如图所示，开关S接　 　时，是“高温”档；当开关S分别接“1”和“2”时，电流表的示数为5A和1A；则电阻R0＝　 　Ω、R＝　 　Ω．电烤箱处于“高温”档工作10min产生的热量为　 　J。
1
44
176
6.6×105
13．（2019 东营）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管　 　（选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）图甲是探究在通电时间相同和　 　相同的情况下，导体产生的热量与　 　大小是否有关的装置。
属于
电流
电阻
（3）实验中通过观察　 　的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是　 　。
A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线” D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）由图乙所示，电流表的示数为　 　A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量
是　 　J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是　 　。
U形管液面高度差
BD
2
200
透明容器密闭性不好
3.电热的利用和防止
1.电热器 电流的热效应
2.焦耳定律
内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成______，
跟导体的电阻成______，
跟通电时间成______。
公式：_________
电能全部转化为内能：_____________
Q＝I2Rt
Q＝W＝UIt
正比
正比
正比
课堂小结
感谢观看