15.3 电热器 电流的热效应 课件（共20张PPT）

(共20张PPT)
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电热器 电流的热效应
目录/CONTENTS
01
02
03
04
提问：
那么铅笔芯的温度是怎么升高的呢？
火柴为什么会被点燃呢？
因为铅笔芯的温度达到了火柴的燃点
电流对铅笔芯做功，能量是如何转化的？
有电流对铅笔芯做功
将电能转化为了内能
一、电流的热效应
电流通过导体时电能转化为内能，使导体发热的这种现象称之为电流的热效应。
电热器：主要利用电流热效应工作的装置。
二、探究影响电流热效应的因素
提出问题
电流通过电热器产生的热量与哪些因素有关？
做出猜想
做出猜想
① 可能与电流大小有关
② 可能与通电时间有关
还有其他有依据的猜想吗？
设计实验
问题1：当电热与多个因素有关时，应该用什么方法进行研究？
问题2：如何比较电阻丝产生热量的多少呢？
控制变量法
做出猜想
① 可能与电流大小有关
② 可能与通电时间有关
③ 可能与电阻大小有关
问题2：如何比较电阻丝产生热量的多少呢？
通过温度计示数的变化量比较电阻丝产生热量的多少。
转换法思想
优化实验现象：
选择直接利用电阻丝加热空气，不仅组装器材简单方便，而且升温快节约课堂时间；
同时将普通温度计换成灵敏度高、可视性强的电子温度计，方便学生直接获取示数。
探究一：电流热效应与电流的关系
实验方法：
控制电阻和通电时间相同，改变电流。
探究一：电流热效应与电流的关系
实验方案
方案①：将电阻与滑动变阻器串联，通过移动滑动变阻器改变电流，比较前后相同时间内产生电热的多少。
方案②：选择同一电阻，将其接入电源电压不同的电路中，分析相同时间内电阻产生的热量。
探究一：电流热效应与电流的关系
结论：在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，电流通过导体产生的热量越多。
数据分析
I1=0.6A
I2=1.2A
21.8℃
21.8℃
24.9℃
22.5℃
0.7℃
3.1℃
探究二：电流热效应与电阻的关系
实验方法：
控制电流和通电时间相同，改变电阻。
实验方案：
选用阻值大小不同的两个电阻，将其串联接入电路，比较产生电热的多少。
探究一：电流热效应与电阻的关系
结论：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。
数据分析
R1=5Ω
R2=7.5Ω
23.3℃
23.0℃
26.2℃
24.8℃
1.5℃
3.2℃
探究三：电流热效应与时间的关系
实验方法：
实验方案：
将电阻接入电路，记录初始温度，然后通电15s记录一次温度，通电30s再记录一次温度。
控制电流和电阻相同，改变通电时间。
探究三：电流热效应与时间的关系
结论：在电阻和电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
数据分析
t1=5Ω
t2=7.5Ω
22.4℃
22.4℃
24.8℃
23.1℃
0.7℃
2.4℃
得出结论
影响通电导体产生热量的因素有电阻、电流、通电时间。并且导体的电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
焦耳（James Prescott Joule,1818-1889），英国物理学家。用近40年的时间做400多次实验，研究电热和电功的关系。通过大量实验，最终于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的定量关系，提出了著名的焦耳定律。为了纪念他对科学发展的功绩，能量和功的单位被命名为“焦耳”。
三：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：电流I--安培（A）电阻R--欧姆（Ω）
时间t--秒（s） 热量Q--焦耳（J）
4、电功
电流通过电炉、电饭锅、电烙铁等电热器时，电能几乎全部转化为内能，电热器产生的热量等于电功。即Q=W=UIt ，又根据 U=IR ，所以Q=I2Rt=
但是还有一些用电器，比如电动机，他们工作时将大部分的电能转化为机械能，只有少量电能转化为内能，则Q焦耳定律使用于任何用电器电热的计算
【例题1】：某电热器接入220V的电路中正常工作时，其电阻丝的电阻为55Ω，则该电热器在20min内会产生多少热量？
解：Q=I2Rt
答：产生的热量是1.05×106J
=（4A）2×55Ω×20×60s
=1.05×106J
反思：可以用电功的公式UIt 来求解吗？
四：电热的危害与预防
计算机的CPU和GPU通常都安装电扇和散热片
通过安装散热片和微型风扇。
笔记本背后有许多散热孔