16.4 科学探究：电流的热效应 课件 (共20张PPT) 2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

(共20张PPT)
16.4 科学探究:
电流的热效应
上网课的时候，时间久了，会不会觉得电脑或者手机发烫呢？这是为什么呢？
新课引入
思考：下列用电器工作时有什么共同点？
电热水器
电饭锅
电热毯
电熨斗
电烤箱
电烙铁
新知讲解
1.电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红而导线却几乎不发热？
电流的热效应
一
实验探究：电流产生的热量与哪些因素有关
猜想与假设
（1）可能与电阻有关。
（2）可能与电流有关。
（3）可能与通电时间有关。
有电流导体时，导体才会发热
电烤炉工作时，烤炉温度高，导线几乎不发热，因此，电流的热效应与电阻有关。
生活中手机充电时，充电越久温度越高。
猜想：电流产生的热量与通过导体的电流大小、电阻大小、通电时间有关
1）实验探究方法：控制变量法
2）根据下列所给的器材设计实验电路图来完成所探究的实验
R1=20Ω
R3=20Ω
R2=30Ω
学生电源
导线
实验探究：电流产生的热量与哪些因素有关
3）设计方案
③控制电流大小与通电时间相同，改变电阻大小，探究电流产生的热量与电阻大小的关系。
①控制电阻大小与通电时间相同，改变电流大小，探究电流产生的热量与电流大小的关系。
②控制电流大小与电阻大小相同，改变通电时间，探究电流产生的热量与通电时间的关系。(电路图与①同)
突破难点：实验中观察什么来比较电流产生热量的多少？
转换
总结：让电流产生的热量被液体吸收，使液体的温度上升，我们可以比较液体吸收热量的多少来比较电热，通过观察液体的温度变化量来测量电流产生的热量。
转 换 法
电流产生的热量Q放
吸收的热量Q吸
质量相同的液体比较升高的温度t
转换
(1)闭合开关，调节滑动变阻器，保持电路中的电流大小为0.2A不变，每隔1min记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。
电流I=0.2A 时间 0 1 2 3 4
温度
①探究电流产生的热量与电流大小的关系。
(2)取质量、初温都与上述实验相同的煤油，实验电路也与上述实验相同，调节滑动变阻器，保持电路中的电流大小为0.4A不变，每隔1min记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。
电流I=0.2A 时间 0 1 2 3 4
温度
电流I=0.4A 时间 0 1 2 3 4
温度
结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。
(1)按下计时器并同时记录温度计的示数，保持电流大小不变。
(2)记录实验数据，并填写到设计好的表格中。
时间t/min 温度t/℃
t1=1min
t2=2min
t2=3min
t2=4min
t2=5min
结论：在电阻和电流相同时，通电时间越长，产生的热量越多。
②探究电流产生的热量与通电时间的关系。
③探究电流产生的热量与电阻大小的关系。
闭合开关，保持电路中的电流大小不变，每隔1min记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。
电阻 R=20Ω 时间 0 1 2 3 4
温度
电阻R=30Ω 时间 0 1 2 3 4
温度
结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
结论：电流通过导体产生的热量与电流大小、电阻大小、通电时间有关；电流越大，电阻越大，通电时间越长，电流产生的热量越多。
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。
焦耳定律
二
1.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。
2、公式
Q = I R t
焦耳(J)
安培(A)
欧姆(Ω)
秒(s)
普遍适用
电暖器、电钣锅、电炉等电能全部转化为内能
电风扇、电动机、电动车等电能主要转化为机械能
1．纯电阻电路：
Q = W
适用欧姆定律及任何公式推导
2．非纯电阻电路：
W电 =W机+ Q热
不适用欧姆定律只能用原始公式
3、电功和电热关系
想一想：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
电流相同，电阻越大，单位时间内产生的热量越多
Q = W = I2Rt
电压相同，电阻越小，单位时间内产生的热量越多
二者并不矛盾，我们在应用公式时应特别注意条件。
1.同为“220V　40W”的电灯、电扇、电烙铁都正常工作5min，它们产生的热量（　　）
A.电灯最多 B.电烙铁最多 C.电扇最多 D.一样多
B
2.要使电热器在单位时间内产生的热量减小到原来的一半，则应（　　）
A.电阻不变，使通过电热器的电流减小一半
B.电阻不变，使电热器两端的电压减小一半
C.电压不变，使电热器的电阻变为原来的2倍
D.电压不变，使电热器的电阻增大为原来的4倍
C
当堂检测
3.甲、乙两段实心铁导体的电阻值相等，将它们如图所示串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙导体产热的多少，正确的是（　　）
A．甲导体的产热比乙导体多
B．乙导体的产热比甲导体多
C．甲、乙导体产热相等
D．条件不足，无法判断
C
一、 电流的热效应
电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应
二、电流产生的热量与哪些因素有关
通电时间
三、焦耳定律
电流大小
电阻大小
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。
课堂小结