焦耳定律第十八章電功率第4節(jié)新知梳理應(yīng)用示例課堂小結(jié)新知梳理一、電流的熱效應(yīng)1.定義:電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化成

的現(xiàn)象。

2.探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)(1)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題:電阻絲通過導(dǎo)線接到電路里,通過電阻絲和導(dǎo)線的電流相同。為什么電阻絲熱得發(fā)紅,而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱呢?電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟哪些因素有關(guān)?內(nèi)能(2)實驗器材:電源、開關(guān)、導(dǎo)線、5Ω的定值電阻(三個)、10Ω的定值電阻(一個)、

、透明容器、電流表、秒表、刻度尺。

(3)實驗方法:該實驗中電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與多個因素有關(guān),因此實驗時應(yīng)運用

法;實驗中,電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少是通過U形管中液面的高度變化來反映的,這種研究問題的方法稱為

法。

U形管控制變量轉(zhuǎn)換(4)實驗裝置(部分):如圖18-4-1甲、乙所示。圖18-4-1(5)實驗步驟①將裝置甲連入電路。電路連接無誤后閉合開關(guān),讀出此時電流表的示數(shù),通電2min,觀察U形管中液面的高度變化,并填入數(shù)據(jù)表格中。實驗裝置不變,通電4min,觀察U形管中液面的高度變化,并填入數(shù)據(jù)表格中。②將裝置乙連入電路。電路連接無誤后閉合開關(guān),讀出此時電流表的示數(shù),通電2min,觀察U形管中液面的高度變化,并填入數(shù)據(jù)表格中。實驗裝置不變,通電4min,觀察U形管中液面的高度變化,并填入數(shù)據(jù)表格中。③斷開開關(guān),整理器材。(6)實驗數(shù)據(jù)記錄表格裝置圖電阻/Ω電流/A通電時間/minU形管中液面的高度差/cmR1=5Ω

2

R2=10Ω

2

R1=5Ω

4

R2=10Ω

4

(續(xù)表)裝置圖電阻/Ω電流/A通電時間/minU形管中液面的高度差/cmR1=5Ω

2

R2=5Ω

2

R1=5Ω

4

R2=5Ω

4

(7)實驗結(jié)論:在

和通電時間相同的情況下,電阻越大,這個電阻產(chǎn)生的熱量

;在

和通電時間相同的情況下,通過電阻的電流越大,這個電阻產(chǎn)生的熱量

;在

和電阻相同的情況下,通電時間越長,這個電阻產(chǎn)生的熱量

。電流越多電阻越多電流越多(8)評估交流:①實驗中5Ω的定值電阻和10Ω的定值電阻串聯(lián),主要目的是控制電路中的

相等;②實驗中兩個5Ω的定值電阻并聯(lián)后再和一個5Ω的定值電阻串聯(lián),目的是使通過兩容器中電阻的

不同;③為了使實驗結(jié)論具有普遍性,要多測幾組數(shù)據(jù)。

電流電流二、焦耳定律1.內(nèi)容:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成

比,跟導(dǎo)體的電阻成

比,跟通電時間成

比。

2.表達(dá)式:

。

正正正Q=I2Rt

<I2RtUIt三、電熱的利用和防止1.電熱的利用——電熱器(1)原理:電流的

效應(yīng)。

(2)組成:主要組成部分是發(fā)熱體,發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的合金絲繞在絕緣材料上制成的。(3)優(yōu)點:①清潔衛(wèi)生;②熱效率高;③可以方便地進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)溫度。(4)舉例:電爐、電飯鍋、電熱毯等。熱2.電熱的防止過多的電熱如果不能及時散失,會產(chǎn)生許多安全隱患,可利用散熱孔、散熱片、風(fēng)扇吹風(fēng)等方法加快散熱。應(yīng)用示例(2025長沙校級模擬)在做“探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少與什么因素有關(guān)”的實驗時,小寧采用了如圖18-4-2甲所示的實驗裝置:兩個透明容器中密閉著空氣,且都有一段電阻絲,將透明容器與裝有液體的U形管相連,接入電路。類型1電流的熱效應(yīng)例1圖18-4-2(1)實驗中兩個透明密閉容器中的空氣質(zhì)量應(yīng)該

(選填“相等”或“不相等”)。實驗中通過觀察

的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少,應(yīng)用的科學(xué)探究方法是

(選填“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”“等效替代法”或“類比法”)。

圖18-4-2相等U形管兩側(cè)液面的高度差轉(zhuǎn)換法(2)通電相同時間,發(fā)現(xiàn)B玻璃管內(nèi)液面上升較A高,這表明:在電流和通電時間相同的情況下,導(dǎo)體的

越大,產(chǎn)生的熱量越多。

電阻(3)小剛采用了如圖乙所示的實驗裝置,右側(cè)容器外并聯(lián)5Ω電阻絲的作用是

。通電相同時間,發(fā)現(xiàn)A玻璃管內(nèi)液面上升較B高,這表明;在電阻和通電時間相同的情況下,通過導(dǎo)體的

越大,產(chǎn)生的熱量越多。

圖18-4-2使通過容器內(nèi)電阻絲的電流不同電流(4)當(dāng)家庭電路中的導(dǎo)線連接處接觸不良時,容易引發(fā)火災(zāi),則圖

(選填“甲”或“乙”)的實驗結(jié)論可以用來解釋這種現(xiàn)象。

圖18-4-2甲[實驗點撥]探究電流熱效應(yīng)的實驗中研究方法的運用(2025揚州)某電水壺內(nèi)部電路簡化后如圖18-4-3所示。當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時,電水壺處于加熱狀態(tài)。水燒開后溫控開關(guān)S2自動斷開,電水壺處于保溫狀態(tài)。已知電阻R1=22Ω,保溫時通過R1的電流為0.2A,c水=4.2×103J/(kg·℃)。求:類型2焦耳定律——電熱器多擋位問題例2圖18-4-3(1)將質(zhì)量為1kg、初溫為20℃的水加熱至70℃,水吸收的熱量Q。圖18-4-3(1)水吸收的熱量:Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)=2.1×105J。(2)電水壺處于加熱狀態(tài)時的電功率P。圖18-4-3

(3)電水壺處于保溫狀態(tài)時,1min消耗的電能W。圖18-4-3(3)水燒開后溫控開關(guān)S2自動斷開,兩個電阻串聯(lián),此時電水壺處于保溫狀態(tài),1min消耗的電能:W=UIt=220V×0.2A×60s=2640J。(2024南充)如圖18-4-4甲所示為某品牌電熱水壺。該型號電熱水壺的內(nèi)部簡化電路如圖乙所示,額定電壓為220V,具有加熱、保溫兩擋。保溫?fù)醯念~定功率為100W,雙觸點開關(guān)只能在觸點1和2、2和3及3和4之間切換。R1、R2是兩個阻值不變的發(fā)熱元件,其中R2=60.5Ω?，F(xiàn)在此電熱水壺中裝入0.45L、初溫為20℃的水,接到220V的家庭電路中,選用加熱擋將水加熱至100℃。已知該電熱水壺的加熱效率為80%,ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)。求:例3圖18-4-4(1)電熱水壺中水吸收的熱量。圖18-4-4

(2)加熱擋的額定功率。

圖18-4-4(3)需要的加熱時間。圖18-4-4

將規(guī)格都是“220V

100W”的一臺電風(fēng)扇和一把電烙鐵分別接入家庭電路中,使其正常工作相同的時間,下列說法中錯誤的是 (

)A.兩個用電器產(chǎn)生的熱量一樣多B.電流通過兩個用電器做功一樣多C.兩個用電器消耗的電能一樣多D.兩個用電器的實際功率相同類型3區(qū)分實際問題中的電功與電熱例4A某直流電動機線圈的電阻是1.5Ω,把它接在穩(wěn)壓電源上,閉合開關(guān),電動機正常工作,通過線圈的電流是2A,在20s內(nèi)電動機所做的機械功是1080J。問:(1)在這段時間內(nèi),電流通過線圈產(chǎn)生的熱量是多少?例5(1)電流通過線圈產(chǎn)生的熱量:Q=I2Rt=(2A)2×1.5Ω×20s=120J。(2)在這段時間內(nèi),電流通過電動機做的功是多少?電源電壓是多少?

(3)如果在工作過程中,電動機因故障卡住無法轉(zhuǎn)動,此時電動機中的電流是多少?

(2)混淆實際問題中的電功與電熱的原因在于不理解常見用電器工作過程中能的轉(zhuǎn)化。如電動機工作時,將電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能(此電路為非純電阻電路),則有W=W機+Q,其中,電流通過電動機做功W=UIt,電流通過線圈產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt,如下所示:

電流的熱效應(yīng)有時對我們有益,此時我們要利用它;有時對我們有害,此時需要減小電流導(dǎo)致的發(fā)熱,或者盡快把發(fā)出的熱散發(fā)掉。下列實例中利用了電流熱效應(yīng)的是 (

)A.電視機后蓋有很多散熱孔B.計算機內(nèi)安裝小風(fēng)扇把熱空氣驅(qū)散C.電動機利用翼狀散熱片增大散熱面積D.利用電熱孵化器孵小雞類型4電熱的利用和防止例6D[方法指導(dǎo)]電熱的利用和防止課堂小結(jié)電流的熱效應(yīng)探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)電阻電流通電時間焦耳定律電熱的利用和防止

公式：Q=I2Rt單位：J、A、Ω、s非純電阻電路：Q<W相關(guān)解析【應(yīng)用示例】例4

A

[解析]

兩個用電器都在額定電壓下工作,實際功率相同,都是100W,相同時間內(nèi)電流通過兩個用電器做