15.3电热器、电流的热效应——苏科版物理九年级下册学案（含答案）

15.3电热器——苏科版九年级下册学案
一．电流的热效应
1．当电流通过导体时，电能转化成内能的现象，叫做电流的热效应。电流还有磁效应，化学效应。
2．各种用电器里都有电阻，所以只要用电器通电，就会发热。利用电流热效应的用电器有：电热毯、电热水壶、热得快等，电视机、电动机、电脑、微波炉等不是利用电流的热效应。
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二．焦耳定律
1．电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比，这个规律叫做焦耳定律，公式为，热量的单位是焦耳（J）。焦耳定律是个实验定律，是电流热效应的定量反映，给出了定量的关系式，描述的是电能通过电流做功转化为内能的多少。
2．焦耳定律的计算
（1）对于纯电阻电路
（欧姆定律适用）
（2）对于非纯电阻电路，例如研究电动机及或电风扇等用电器的发热效应时，欧姆定律不适用，当电流通过这类用电器时，电能部分转化为内能，部分转化为机械能。
（R指用电器的内阻，Q是用电器所产生的内能）
(欧姆定律不适用)
3．焦耳定律探究实验：
焦耳定律探究实验涉及到控制变量法和转换法的应用。转换法，是指在物理学实验中，对于一些看不见、摸不着的物质或物理问题，往往通过观察和研究它们在自然界中表现出来的外显特性、现象或产生的效应等，去认识事物的本质。以下面的实验为例：
（1）控制变量法：电流产生的热量（）跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，图甲中，两个电阻串联在电路中，可以控制电流相同，通电时间相同，电阻不同，探究电流产生热量跟电阻的关系；图乙中，右面容器中两个电阻并联，可以控制其电流小于左面容器中电阻中的电流，通电时间相同，电阻相等，探究电流产生热量跟电流的关系；
（2）转换法：实验中无法直接测量电阻丝产生的热量，使用间接的方法。在上图中，在两个透明容器中密闭着等量的空气，电阻丝发热，使得空气受热，压强增加，在气体压强的作用下，U型管两侧的液面高度差增加，从而定性地判断出电阻丝产生热量的多少。
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重难点和易错点
1．探究焦耳定律里电能、电流及电阻的关系，明确实验的设计思路，灵活应用控制变量法和转换法，注意理清楚控制量、自变量和因变量的关系，同时能够写出实验的步骤，明确实验测量结果的数据表格。
2．对于非纯电阻电路，例如涉及电风扇，电动机等用电器时，注意电能部分转化为机械能，部分转化为内能，也就是通过用电器的内阻而发热。注意，非纯电阻用电器欧姆定律不适用。
★★★主要考察电热器的使用和功率问题：
高温档 利用 当电阻最小时，功率是最大的（一般是两个电阻并联时电阻最小）
中温档 利用 当电阻介于最大和最小之间时，功率介于最大功率和最小功率之间(一般电阻单独使用)
低温档 利用 当电阻最大时，功率是最小的（一般是两个电阻串联使用时）
总之就是看电路的连接方式，什么时候电阻最大什么时候电阻最小弄明白。