13.4电流的热效应—2020-2021学年北师大版九年级物理全册课件(共29张PPT)

理解焦耳定律，并能利用焦耳定律进行简单的计算。
02
能通过生活实例，认识电流的热效应。
01
学习目标
知道利用和防止电热的场合和方法。
03
课前两分钟：观察与思考
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？
13.4
电流的热效应
观察与思考
生活中，许多电流接通电源后，都伴随热现象产生，这些热量是从哪里来的？
实验视频
电流的热效应
1.定义：
思考：电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?
电流通过导体时，导体会发热，这种现象叫做电流的热效应。
问题：电流通过导体时产生的热量多少跟什么因素有关?
猜想：与电阻、电流、时间有关
设计实验：
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——
液体吸热，观察升高的温度； ?
气体(或液体)受热膨胀，观察膨胀的多少
实验装置：转换法
实验装置
密闭等量空气
U形管液面高度的变化反映密闭空气温度的变化
实验1：研究电热与电阻关系
R1=5Ω
R2=10Ω
A
条件：容器相同，I 相同，t 相同
结论：I 和 t 相同时，R 越大，Q 越多。
现象：B 中液面上升多
5 Ω
5 Ω
5 Ω
A
B
实验2：研究电热与电流关系
I = 2I1
A
I
R=5Ω
R=5Ω
R=5Ω
I1
结论：R 和 t 相同时，I 越大，Q 越多。
现象：D 中液面上升多
条件：容器相同，R 相同，t 相同
5 Ω
5 Ω
5 Ω
C
D
实验视频
实验结论
在电流大小和通电时间相同的条件下，容器内电热丝的阻值越大，液体温度升高得越________;
在电热丝阻值和通电时间相同的条件下，通过容器内电热丝的电流越大，液体温度升高得越________;
在电热丝阻值和电流大小相同的条件下，通电时间越长，容器内的液体温度升高得越________。
高
高
高
焦耳定律
实验表明：导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，电流的热效应就越显著。
焦 耳
英国物理学家焦耳做了大量实验后，最先确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的定量关系。
焦耳定律
Q = I2Rt
内容：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。
公式：
　　1．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
　　　　
如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
Q = W = UIt = Pt=
电能和电热的关系
（纯电阻电路）
电能 W
内能Q
机械能E
电流
扇叶转动
电能和电热的关系
（非纯电阻电路）
电风扇
　　2．当消耗的电能主要转化为电机的机械能：
　　W＞Q热
电能 内能+机械能
1.某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，1min产生多少焦耳的热量？
解:Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×60s=480J.
2.一只额定功率是450W的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？
解:Q=W=Pt=450W×1×60s=2.7×104J.
例题
3.某电动机上标有“220 V，2 A”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=220 V×2 A×60 s=26400 J
线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2 A)2×5 ?×60 s=1200J
得到的机械能：W机=W总-Q=26400 J-120 J=25200 J
例题
4.电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?
电线和电炉串联，通过它们的电流是一样的，而电炉的电阻比电线的电阻大的多，根据焦耳定律Q=I?Rt可知，在相同时间内电流通过电炉产生的热量比通过电线产生的热量大，因此电炉热而电线却不热。
例题
5.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?
前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
例题
电热的利用和防止
1.电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
电热器都是利用电流的热效应工作的。
用于加热
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。
2.电热的防止
电脑的微型风扇
电视机的后盖
焦耳定律
电流的热效应
电流通过导体会发热
焦耳定律
课堂小结
实验结论
表述：电流通过导体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。
公式: Q = I2Rt?
Q = I2Rt?的推导公式的应用
随堂练习
1.下列用电器属于利用电流热效应工作的是（　　）
A. 电饭锅 B. 电风扇 C. 计算机 D.电视机
A
2.下列情况中不属于防止电热危害的是（　　）
A.电视机的后盖有许多孔
B.电脑机箱内有小风扇
C.电动机外壳有许多散热片
D.家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
D
3.一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V 的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
I =
U
R
解：
=
36V
60Ω
= 0.6A
Q = I2Rt
= (0.6A)2×60W×300s
= 6480J
已知电阻R、电压U、时间t，求产生的热量Q；
求热量则利用公式Q = I2Rt ，而I未知，则先利用I = 求I
U
R
B
A
随堂训练
1．现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压220V的电路中，相同时间内，它们发热情况是 （ ）
A．甲放热多 B．乙放热多 C．同样多 D．无法判断
2．将一台“220V 100W”的电风扇，一个”220V 100W“ 的充电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最大的是 （ ）
A．电烙铁 B．充电器 C．电风扇 D．一样多
3．一只电烙铁的额定电压是 220 V，在额定电压下工作时的电阻是 1210 Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10 min 产生多少热量？
因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以
Q=W=Pt=40W×10×60s=24000J
解：
P额 = = =40W
U额2
R
(220 V)2
1210 Ω
4．某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5 A 的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
解：
P = = = = 1.1×103J
W
t
Q
t
6.6×104J
60s
R= = =44 Ω
P
I2
1.1×103J
(5A)2