第十三章電功和電功率第三節(jié)電流的熱效應(yīng)

1.

電流通過導(dǎo)體時會產(chǎn)生

熱量

，將

電

能轉(zhuǎn)化

為

內(nèi)

能，這種現(xiàn)象叫作

電流的熱效應(yīng)

。熱量電內(nèi)電流的熱效應(yīng)2.

電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成

正

比

，跟導(dǎo)體的電阻成

正比

，跟通電時間成

正

比

。這個規(guī)律叫作

焦耳定律

，用公式表示為

Q＝

I2Rt。

。正

比正比正

比焦耳定律Q＝

I2Rt?！旧瞵F(xiàn)象】常見的家用電器如電風(fēng)扇、電視機、筆記

本電腦等，連續(xù)使用較長時間后會發(fā)熱（尤其是夏天），

特別是筆記本電腦，在高性能狀態(tài)下使用時，還需配備外

置散熱器。【現(xiàn)象解釋】這是電流的熱效應(yīng)在起作用。各種用電器

里都有導(dǎo)體，電流只要通過導(dǎo)體就會發(fā)熱。連續(xù)使用較長

時間后會產(chǎn)生很多熱量，導(dǎo)致用電器零件溫度升高，影響

用電器性能。

探究點一電流的熱效應(yīng)【例1】下列說法中，屬于利用電流的熱效應(yīng)工作的是

（C）。CA.

電視機的后蓋有很多孔B.

電烤箱上禁止覆蓋物體C.

電飯鍋里裝有發(fā)熱板D.

電腦的主機中安裝微型風(fēng)扇【思路點撥】利用電流的熱效應(yīng)，即電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生

的熱量有益，比如生活中用到的加熱類電器等。

電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體會發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫作電流

的熱效應(yīng)。一般通過電阻發(fā)熱來工作的用電器是利用了

電流的熱效應(yīng)，而用電器上的散熱裝置則是防止電流的

熱效應(yīng)帶來的危害。探究點二焦耳定律【例2】電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲相連

的導(dǎo)線卻不怎么發(fā)熱，原因是（A）。A.

電爐絲的電阻大B.

導(dǎo)線的電阻大C.

通過導(dǎo)體的電流小D.

通過電爐絲的電流小【思路點撥】導(dǎo)線與電爐絲串聯(lián)，通過導(dǎo)線和電爐絲的

電流相同，可根據(jù)公式Q＝I2Rt進行分析。A

由焦耳定律可知，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體

的電阻、通電時間和電流的平方成正比。在串聯(lián)電路

中，電阻大的部分相對于電阻小的部分，發(fā)熱會更明

顯。探究點三純電阻電路和非純電阻電路【例3】如圖所示是電動機M與電阻R組成的“非純電阻

電路”，其中電阻R的大小為10

Ω，AB之間的電壓為10

V，當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表的讀數(shù)為3

A。（1）證明純電阻電路中電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

（2）求當(dāng)開關(guān)S閉合時，電阻R發(fā)熱的電功率。

（3）求電動機工作2

min消耗的電能。解：（3）由并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和可知，通過電動機的電流：IM＝I總－I＝3

A－1

A＝2

A，電動機消耗的電能：W＝UIt＝10

V×2

A×2×60

s＝2.4×103

J。

電流通過導(dǎo)體做功，對于純電阻電路而言，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能產(chǎn)生電熱；而在非純電阻電路中，電能根據(jù)用途，一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。為了提高用電器的效率，在純電阻電路中，需要提高電流的熱效應(yīng)，而在非純電阻電路中，需要降低電流的熱效應(yīng)。

1.

下列常見電器中，不是利用電流熱效應(yīng)工作的是

（

B

）。A.

電爐B.

電動機C.

電飯鍋D.

電熨斗B2.

電熨斗通電一段時間后，熨斗面很燙，而連接電熨斗

的導(dǎo)線卻不怎么熱，這是因為（

A

）。A.

導(dǎo)線的電阻遠小于電熨斗的電阻B.

通過導(dǎo)線的電流小于通過電熨斗的電流C.

導(dǎo)線散熱比電熨斗快D.

導(dǎo)線外的絕緣皮隔熱A3.

在如圖所示的電路中，定值電阻R0的阻值為10

Ω，電

動機線圈的電阻為2

Ω，閉合開關(guān)，電流表A1的示數(shù)為0.6

A，A2的示數(shù)為1

A，則下列說法正確的是（

A

）。A.1

min內(nèi)電動機產(chǎn)生的熱量為19.2

JB.1

min內(nèi)電動機消耗的電能為19.2

JC.1

min內(nèi)定值電阻R0產(chǎn)生的熱量為21.6

JD.

電動機的功率為3

WA第3題圖4.

如圖所示，甲、乙裝置中的透明容器內(nèi)密封有等量的空氣，所連接的U形管內(nèi)的液柱可以顯示空氣溫度的變化。小華將兩套裝置分別接到電壓相同的電源上，下列說法正確的是（

A

）。AA.

甲裝置主要探究的是電流產(chǎn)生的熱量與電阻的大小關(guān)系B.

甲裝置左右兩個容器內(nèi)電阻絲的發(fā)熱功率之比為4∶1C.

相同時間后，甲裝置左右兩個容器內(nèi)電流通過電阻產(chǎn)生的熱量之比為2∶1D.

相同時間后，乙裝置左右兩個容器內(nèi)電流通過電阻產(chǎn)生的熱量之比為2∶1第4題圖5.

小明用如圖所示的裝置探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻

的關(guān)系。已知R甲＞R乙，燒瓶及配屬裝置的材料、規(guī)格

相同。第5題圖（1）甲、乙兩燒瓶中裝入質(zhì)量

相等

的煤油?？紤]到

熱效率盡可能相等的問題，甲、乙兩燒瓶中液體的初溫應(yīng)

該

相同

（填“相同”或“不同”）。（2）實驗過程中通過比較

溫度計示數(shù)的變化

（填

“溫度計示數(shù)的變化”或“加熱時間”）來反映電流產(chǎn)生

熱量的多少。相等相同溫度計示數(shù)的變化第5題圖（3）電阻絲R甲與R乙采用串聯(lián)接入電路的方法，保證

了

電流

的大小及通電時間相同。閉合開關(guān)，通電一段

時間后，觀察發(fā)現(xiàn)

甲

瓶中煤油吸收的熱量更多。電流甲第5題圖（4）小華提議，利用該裝置改做“探究水和煤油吸熱升

溫快慢”的實驗。為此，他們對裝置及實驗條件進行變

換，一是甲、乙兩燒瓶中安裝的電阻絲的阻值

相等

（填“相等”或“不相等”）；二是將其中一燒瓶中的煤

油換成

質(zhì)量

和初溫相等的水。相等質(zhì)量第5題圖

6.

如圖所示，甲、乙兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。用該裝置探究電熱與電流的關(guān)系，則乙容器中的電阻絲R2＝

5

Ω，通電一定時間，觀察到甲容器U形管的液面高度差較大，R1與R2產(chǎn)生的熱量之比為

4∶1

；不改變電路的連接方式，將R3也放入乙容器中，通電一定時間，

甲

（填“甲”或“乙”）容器U形管的液面高度差較大。54∶1甲7.

小明探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻的

關(guān)系”。實驗裝置如圖甲所示，相同燒瓶內(nèi)裝滿了煤油。

已知有電阻為R1的電熱絲1條，電阻為R2的電熱絲2條，且

R1＝2R2。第7題圖（1）圖甲探究的是電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與

電阻

的關(guān)系。電阻（2）閉合開關(guān)，通電一段時間后，A燒瓶中溫度計示數(shù)

變化較大。這說明：在通電時間和電流相同的情況

下，

電阻越大

，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。電阻越大第7題圖（3）為了完成探究目標(biāo)，他按圖乙所示電路圖（R0是添

加的電阻）組裝實驗裝置，操作正確。A瓶外并聯(lián)一個電

阻R0的目的是

使通過兩條電阻絲的電流不同

。通電一

段時間后，發(fā)現(xiàn)B燒瓶中溫度計示數(shù)變化較大。這說明：

在通電時間和電阻相同的情況下，

通過電阻的電流越

大

，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。使通過兩條電阻絲的電流不同通過電阻的電流越

大第7題圖8.

圖甲是一電熱飲水機，通過機內(nèi)溫控開關(guān)S進行自動

控制，電路原理如圖乙所示，電源電壓恒為220

V。當(dāng)

開關(guān)S接a時，電路處于加熱狀態(tài)，電路中電流為5

A；

當(dāng)開關(guān)S接b時，電路處于保溫狀態(tài)，電路消耗的功率

為55