(共21张PPT)
四、电流的热效应
第十三章
电功与电功率
新课导入
小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴，可是用手一摸电视机的后盖就发现，小明刚看过电视。你知道他爸爸是根据什么判断的吗？
一、电流的热效应
电油炸锅
电饭煲
电熨斗
这些用电器通电后，都伴有热现象，这是为什么呢？
电流通过导体时电能转化为内能的现象叫作电流的热效应。
一、电流的热效应
电烤箱
电烙铁
电热水壶
生活中利用电流热效应的用电器
一、电流的热效应
优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制和调节等。
缺点：浪费电能，造成电线老化,影响用电器使用寿命。
电流的热效应有什么利和弊？
一、电流的热效应
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？
一、电流的热效应
1.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。
一、电流的热效应
（1）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。
通电时间越长温度计示数越大
一、电流的热效应
（2）相同时间内通过R的电流为I，移动R0的滑片，使通过R的电流为2I。比较R两次所产热的多少。
通过电流为2I时比通过电流为I时的温度高
一、电流的热效应
（3）如图所示，R2＞R1，控制通过导体的电流和通电时间不变，比较温度计的示数。
电阻R2温度计的示数比电阻R1温度计的示数大
一、电流的热效应
对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大越长，产生的热量越多。
在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
一、电流的热效应
2.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。
二、焦耳定律
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？
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，这个规律叫作焦耳定律。
二、焦耳定律
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）
二、焦耳定律
电炉在使用时,电炉丝迅速热的发红,而与其相连的输电线却不怎么热，为什么？
二、焦耳定律
如图所示，电吹风工作时，消耗了1000
J的电能，电流在电阻线上产生的热量等于1000
J吗？
二、焦耳定律
当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt
=
I2Rt
（即纯电阻电路），如：电暖器，电饭锅，电炉子等。而电吹风工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：电能=内能+机械能，即W＞Q热。
典型例题
1.一个20
Ω的电阻，通过0.5
A的电流2
min，电阻上消耗的电能是_____,释放热量为______。
2.一个电阻通过0.2
A的电流5
min，电阻上产生的热量为600
J，这个电阻的阻值是___
Ω。
3.一个200
Ω的电阻通电2
min，电阻上消耗的电能是9.6×104
J,则通过电阻的电流是______。
600
J
600
J
50
2
A
典型例题
5.两个电热器的电阻之比为4︰3，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为_____；若两个电热器的电阻相同，通过的电流之比为1︰3，在相等的时间里产生的热量之比为______。
4︰3
1︰9
4.一个40
Ω的电阻，通过0.3
A的电流，则通电______min释放热量为2160
J。
10
典型例题
6.当0.2
A的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使通过的电流增加到0.4
A时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么Q2是Q1的(
)
A.2倍
B.4倍
C.0.25倍
D.0.5倍
B四、电流的热效应
教学目标
1.
知道电流的热效应。
2.
通过探究，知道电热与哪些因素有关，知道运用控制变量法和转化法探究影响电热的因素。
3.
知道焦耳定律内容、公式及适用范围。
4.
结合本节教学，培养学生重视实验、事实求是的科学态度。
教学重难点
教学重点
电流热效应、探究电热和电阻、电流以及通电时间关系、焦耳定律
教学难点
探究影响电流热效应的因素的实验设计
教学过程
新课引入
师：出示白纸灯泡、电热水壶、电烤箱图片，让学回忆并思考，把手靠近发光的白炽灯泡，会感到灯泡发热；给热水壶通电可以将其中的凉水加热；给电烤箱通电可以将其中的面包烤熟；那么这些能量从哪里来的呢？
生：电流通过用电器产生热量了，电能转化为内能。
师：电流通过导体发热的现象叫做电流的热效应。引出本节课的课题。
讲授新课
一、电流的热效应
师：思考
白炽灯的灯丝热得发光，而与之相连的导线却几乎不发热。电流通过导体时产生热量的多少与电阻有关系吗？有什么关系？
刚刚发光的灯泡并不热，而过一会儿就会烫手。灯丝产生热量的多少与发光时间有关系吗？有什么关系？
通电导体产生热量的多少与通过它的电流有关系吗？有什么关系？
让我们一起来探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。
(一)实验探究：电流产生的热量与哪些因素有关？
1.猜想：电流通过导体产生的热量的多少会和哪些因素有关。
请同学进一步体验电取暖器的使用情况进而猜想电流通过导体产生的热量的多少会和哪些因素有关。
引导学生分别以电阻丝发热而电线不怎么发热的现象和高温、低温档工作时、通电时间不同时电阻丝发热程度不同的现象引导学生提出猜想：电热和电流、电阻、通电时间有关。
2.设计实验验证猜想：
师：要对以上猜想进行实验探究，我们该如何设计实验？
生：讨论，交流。
师：请学生回答，并引导学生根据控制变量法得出具体实验方案，并画出实验电路图。
问：如何比较不同导体产生电热的多少呢？
生：用手摸，或用温度计直接测量等方法。
师：引导学生通过转化法比较受热煤油温度升高的多少判断电热的多少。
3.进行实验：
实验一：探究在电流和电阻相同时，电流产生热量和通电时间的关系。
连接好电路，检查无误后接通电源，按下计时器并同时记录温度计的示数。保持电流的大小不变，每间隔一定时间记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。
实验二：探究在电流和通电时间相同时，电流产生热量和电阻的关系。
将阻值不等的两个电阻丝分别放在盛有等质量煤油的锥形瓶里，并插入温度计，串联起来接入电路中。合上开关，观察在两分钟内两支温度计示数升高的情况，并将实验得出的数据填在已发的表格里。
实验要求：电路连接好，将滑片放在阻值最小端，观察并记录初温。然后再看屏幕上的时钟同时合上开关计时，两分钟后断开开关，并记录末温和电流。
实验三：探究在电阻、通电时间相同时电流产生的热量和电流大小的关系。
利用滑动变阻器使电流减小，再观察两分钟内阻值较大瓶内温度计升高的示数，并记录在表格里。
实验要求：先用试触的方法将电流调小约0.3
A左右，再记录阻值较大瓶中煤油初温，并迅速合上开关同时计时，两分钟后同时断开开关并记录末温和电流。（两次实验要求见课件）
4.分析数据得出结论：
要求学生根据自己实验得出的数据先行分析得出结论。再视频展示几组学生的实验数据，引导学生得出结论。
显而易见：在电阻、电流大小相等时，通电时间越长，产生的热量越多。
生：总结电流通过导体产生的热量和电流、电阻、通电时间的定性关系。
二、焦耳定律
师：1840年英国物理学家焦耳通过大量的实验定量得出电流产生的热量和电流的平方成正比，和电阻成正比，和通电时间成正比的定量规律。给出焦耳定律内容、公式及单位。说明焦耳定律适用任何电路。简介焦耳生平和对物理学的贡献。
师：为什么电取暖器通电时电阻丝热得发红，而和其相连导线并不怎么发热？
生：交流，讨论回答。
师：总结学生的答案，并得出结论。
师生交流：
1．焦耳定律的公式：Q=I2Rt。
2．单位：I——A，R——Ω，t——s。则Q——J。
例题
一只白炽灯，灯丝正常发光时电阻为44
Ω，现将其接在家庭电路中，工作10min,求灯丝所放出的热量为多少？
解：由题意，灯泡正常发光时的电流为
I=U/R=220
V/44
Ω=5
A
由焦耳定律得灯丝放出的热量为
Q=I2Rt=(5
A)2×44
Ω×600
s=6.6×105
J
课堂小结
1.电流的热效应：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。电流通过任何有电阻的导体都会产生热效应。
2.焦耳定律：
（1）焦耳定律：电流通过导体是产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个定律适用于一切电路。其表达式是Q=I2Rt，推导公式（只能在纯电阻电路中使用）：Q=UIt，。
（2）电功与电能：纯电阻电路W=Q；非纯电阻电路W>Q。
3.电热的利用和防止：
（1）电热的利用：利用电热来工作的用电器称为电热器。例如：电炉子、电熨斗、电烙铁等，这些用电器工作时都是将电能全部转化为内能，此时W=Q。
（2）电热的危害和防止：电流通过任何导体都会产生热量，有的用电器（电动机、电风扇、电视机等）工作时，不需要这些热量，但又不得不产生，因此造成了能源的浪费，同时也会使用电器有烧毁的危险，为了防止电热带来的危害，应采取设置散热孔或者安装小风扇来降温。
