13.4 电流的热效应 课件(共24张PPT)2024-2025学年物理北师大版九年级全一册

(共24张PPT)
第十三章 电功和电功率
四、电流的热效应
动手试试：
(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡有什么感觉？
(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？
新课引入
1.能通过生活实例，认识电流的热效应。
2.知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。
3.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其简单应用。
4.知道利用和防止电热的场合和方法。
学习目标
电烤箱
电热水壶
计算机主机
给电热水壶通电可以给水加热；
给电烤箱通电可以把食物烤熟；
计算机主机长时间工作后外壳会发热。
这些热量是从哪里来的？
新课引入
1.电流的热效应：电流通过导体时，导体会发热的现象。
新知讲解
电流的热效应
一
灯泡通电后，在刚开始通电不是很热，可过了一会就很热，为什么？
导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？
电饭锅通电后为什么必须按下加热（煮饭）按钮开关才能煮熟饭？
2.影响电热大小的因素
（1）猜想与假设
电流通过导体产生的热量可能与哪些因素有关？
①可能与通电时间有关，因为通电时间越长，用电器产生的热量越多；
②可能与电阻有关，因为电炉丝发热，而跟电炉丝相连的铜导线却不太热；
③可能跟电流有关，因为常听说，电流大容易引发火灾。
（2）实验目的
探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。
（3）实验原理
当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，即电流做功使电能转化为物体的内能(W＝Q)。当物体的内能增加时，温度就会升高，电流产生的热量越多，温度计管内的液面就上升的越高，示数就越大，我们可以通过温度计示数变化的大小来比较电流产生的热量的多少，从而比较电流做功的多少。
（1）当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
控制变量法。
（2）用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？
转换法
电热——气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少。
设计实验
实验1：研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
实验过程与实验现象
电阻丝
实验2：研究电热与电流关系
I = 2I1
I
A
R2= 10 Ω
R = 10 Ω
R2= 10Ω
I1
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。
电阻丝
R
实验过程与实验现象
实验3：研究电热与通电时间关系
电阻丝
在电流、电阻相同时，通电时间长的产生的热量多。
实验过程与实验现象
①在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
（I与t 相同，R越大，Q越多）
②在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
（ t与 R相同，I 越大，Q越多）
③在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
（ R与I 相同，t 越大，Q越多）
实验结论
为什么选用煤油而不用水？
因为煤油的比热容小，在相同情况下，煤油的温度变化大，便于观察。
导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，导体产生的热量越多，那么导体产生的热量和电阻、电流及通电时间之间有什么样的定量关系？
1.焦耳定律
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。
焦耳定律
二
电流 I 的单位是安（A）
电阻 R 的单位是欧（Ω）
时间 t 的单位是秒（s）
热量 Q 的单位是焦（J）
2.公式
3.焦耳定律的理论推导
(1)电流通过纯电阻导体时所做电功W=UIt
电流通过纯电阻导体时所做电
功全部转化为电热 Q=W=UIt
对于纯电阻导体 U=IR
Q=W=UIt=IRIt=I2Rt
(2)当消耗的电能主要转化为电机的机械能：（非纯电阻电路）
电能→内能+机械能
W＞Q热
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.某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5 ，当它正常工作1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：W总=UIt=220V×2A×60s=26400J
线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2A)2×5 ×60s=1200J
得到的机械能：W机=W总-Q=26400J-1200J=25200J
4.电热的利用
凡是需要利用电流热效应来加热升温的用电器都属于电热的利用。
如电饭煲、电炉、电熨斗、电热水器、养鸡场的电热孵化器等。
5.电热的防止：用电器工作时，将电能转化为其他形式的能，由于电流热效应，总有一部分电能转化为内能，这就需要散热。
如电视机后盖的散热孔、电脑下方的散热孔等。
电视机、电冰箱加上装饰罩是好是坏？
1．将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，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．电冰箱产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
C
当堂检测
2．如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是（　　）
A．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大
B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
C．该装置可以用来探究电流通过导体产生的热量
跟通电时间的关系
D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中
液体的热胀冷缩造成的
C
3．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s产生的热量为（　　）
A．3800J B．72200J
C．200J D．4000J
C
课堂小结