16電流的熱效應

1、第六節(jié)電流的熱效應第六節(jié)電流的熱效應目標導航目標導航1.了解電流的熱效應跟哪些因素有關了解電流的熱效應跟哪些因素有關2了解焦耳定律的內容、公式、單位，能了解焦耳定律的內容、公式、單位，能夠用焦耳定律解決一些實際問題夠用焦耳定律解決一些實際問題. (重點難重點難點點)3了解白熾燈的發(fā)光原理了解白熾燈的發(fā)光原理新知初探自學導引新知初探自學導引一、電阻與電流的熱效應一、電阻與電流的熱效應1電流的熱效應：電流的熱效應： 電流通過導體時能使導電流通過導體時能使導體的溫度升高，電能變成體的溫度升高，電能變成_2影響電流熱效應的因素：通過研究導體通影響電流熱效應的因素：通過研究導體通電時的發(fā)熱規(guī)律這一實驗可

2、知電流熱效應與電時的發(fā)熱規(guī)律這一實驗可知電流熱效應與導體中的導體中的_、導體、導體_、_有關有關內能內能電流電流電阻電阻通電時間通電時間3焦耳定律焦耳定律(1)內容：電流通過導體產生的熱量，跟內容：電流通過導體產生的熱量，跟_、_、_成正比成正比(2)公式：公式：Q_，單位：，單位：_，符號：，符號：J.(3)應用：制成各種電熱器，如電熱水器、電應用：制成各種電熱器，如電熱水器、電熨斗、電熱毯、保險絲等熨斗、電熱毯、保險絲等電流的二次方電流的二次方導體的電阻導體的電阻通電時間通電時間I2Rt焦耳焦耳4熱功率：在物理學中，把電熱器在單位熱功率：在物理學中，把電熱器在單位時間內消耗的時間內消耗的_

3、叫做熱功率叫做熱功率公式：公式：PQ/tI2R，單位：瓦，符號：，單位：瓦，符號：W.5額定功率：額定功率是指用電器正常工額定功率：額定功率是指用電器正常工作時的功率，這時加在用電器兩端的電壓叫作時的功率，這時加在用電器兩端的電壓叫_,通過用電器的電流叫通過用電器的電流叫_，電動機、電燈泡的銘牌上都標有它們的額定電動機、電燈泡的銘牌上都標有它們的額定功率功率電能電能額定電壓額定電壓額定電流額定電流想一想想一想1電流通過電動機和白熾燈時的電功率和電流通過電動機和白熾燈時的電功率和熱功率相同嗎？熱功率相同嗎？提示：提示：不一定不一定電流通過電動機時，電能主電流通過電動機時，電能主要轉化成機械能，只

4、有一部分轉化成內能，要轉化成機械能，只有一部分轉化成內能，這時電功率大于熱功這時電功率大于熱功.電流通過白熾燈時電流通過白熾燈時,電電能全部轉化成內能能全部轉化成內能,這時電功率等于熱功率這時電功率等于熱功率.二、白熾燈二、白熾燈1白熾燈的工作原理：白熾燈利用的是電白熾燈的工作原理：白熾燈利用的是電流的流的_，使通電的金屬絲溫度升高，使通電的金屬絲溫度升高，達到白熱，從而發(fā)光達到白熱，從而發(fā)光2電燈的發(fā)明：以美國發(fā)明家電燈的發(fā)明：以美國發(fā)明家_為為代表的一批發(fā)明家，發(fā)明和改進了電燈代表的一批發(fā)明家，發(fā)明和改進了電燈熱效應熱效應愛迪生愛迪生想一想想一想220 W的白熾燈和的白熾燈和100 W的白

5、熾燈正常工的白熾燈正常工作時誰的電阻大？作時誰的電阻大？要點探究講練互動要點探究講練互動對焦耳定律和熱功率的對焦耳定律和熱功率的理解理解學案導引學案導引1焦耳定律是理論推導出來的還是實驗焦耳定律是理論推導出來的還是實驗定律？定律？2焦耳定律適用于任何電路嗎？焦耳定律適用于任何電路嗎？1焦耳定律是一個實驗定律，它是經過大焦耳定律是一個實驗定律，它是經過大量實驗總結出來的，它適用于任何電路中的量實驗總結出來的，它適用于任何電路中的電流產生熱量的計算電流產生熱量的計算2對焦耳定律公式對焦耳定律公式QI2Rt的理解在電流的理解在電流和電阻一定時，熱量與時間成正比；在電阻和電阻一定時，熱量與時間成正比；

6、在電阻和時間一定時，熱量與電流的平方成正比；和時間一定時，熱量與電流的平方成正比；在電流和時間一定時，熱量與電阻成正比在電流和時間一定時，熱量與電阻成正比特別提醒：特別提醒：焦耳定律是計算電熱的定律，由焦耳定律是計算電熱的定律，由此可以求解熱功率，此可以求解熱功率， 而非電功率而非電功率(2) 只要有電阻，電流通過導體時就會產生只要有電阻，電流通過導體時就會產生電熱電熱,其電熱的多少都可以用焦耳定律求解其電熱的多少都可以用焦耳定律求解 電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅，而跟電電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅，而跟電爐連接的銅導線卻不那么熱爐連接的銅導線卻不那么熱,這是因為這是因為()A通過銅導線的電流小，

7、所以它消耗的電能通過銅導線的電流小，所以它消耗的電能也較少也較少B電爐絲和銅導線消耗的電能相同，但銅導電爐絲和銅導線消耗的電能相同，但銅導線散熱快，所以就不那么熱線散熱快，所以就不那么熱C通過電爐絲的電流大，所以它消耗的電能通過電爐絲的電流大，所以它消耗的電能較多較多例例1D銅導線電阻較小，所以它消耗的電能較銅導線電阻較小，所以它消耗的電能較少少【審題指導審題指導】解答本題應從以下兩點思考解答本題應從以下兩點思考: (1)發(fā)熱的多少取決于什么因素；發(fā)熱的多少取決于什么因素；(2)電爐絲和電爐絲和銅導線的決定發(fā)熱因素中相同的是什么，不銅導線的決定發(fā)熱因素中相同的是什么，不同的是什么同的是什么【精

8、講精析精講精析】電爐絲和銅導線是串聯(lián)關系電爐絲和銅導線是串聯(lián)關系,故通過電爐絲的電流與通過銅導線的電流大故通過電爐絲的電流與通過銅導線的電流大小相等，電爐絲和銅導線在電學性能上的差小相等，電爐絲和銅導線在電學性能上的差別在于：前者的電阻大，后者的電阻很小，別在于：前者的電阻大，后者的電阻很小，根據(jù)電流通過電阻發(fā)熱的公式根據(jù)電流通過電阻發(fā)熱的公式QI2Rt，在電，在電流相同條件下，相同的時間內，電爐絲的發(fā)流相同條件下，相同的時間內，電爐絲的發(fā)熱量比銅導線上的發(fā)熱量大得多熱量比銅導線上的發(fā)熱量大得多因此我們看到電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅因此我們看到電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅而與之相連的銅導線卻不那

9、么熱而與之相連的銅導線卻不那么熱【答案答案】D變式訓練變式訓練1為了使電阻絲的熱功率減為原來的一半為了使電阻絲的熱功率減為原來的一半,可采用可采用()A電阻不變，使電流減半電阻不變，使電流減半B更換電阻絲，使其電阻減半，保持電流更換電阻絲，使其電阻減半，保持電流不變不變C更換電阻絲，使電阻和電流都減半更換電阻絲，使電阻和電流都減半D更換電阻絲，使其電阻變?yōu)樵瓉淼母鼡Q電阻絲，使其電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，倍，電流減半電流減半學案導引學案導引1電動機和白熾燈在電能的轉化過程中有電動機和白熾燈在電能的轉化過程中有何不同？何不同？2電功率是熱功率嗎？電功率是熱功率嗎？純電阻電路和非純電阻電路純電阻電路和非純

10、電阻電路2所謂非純電阻電路，就是電路消耗的電所謂非純電阻電路，就是電路消耗的電能只有一部分轉化為內能，另一部分轉化為能只有一部分轉化為內能，另一部分轉化為其他形式的能，則有：其他形式的能，則有：WQ.即有即有UItI2Rt，進而得出：進而得出：UIR，所以歐姆定律不適用于非，所以歐姆定律不適用于非純電阻電路純電阻電路3分析非純電阻電路時，要特別注意從能量分析非純電阻電路時，要特別注意從能量角度出發(fā)去分析，只有能量關系清楚了，再角度出發(fā)去分析，只有能量關系清楚了，再代入計算各能量的公式，才能解決問題代入計算各能量的公式，才能解決問題例如：電動機電路其能量轉化關系為：電能例如：電動機電路其能量轉化

11、關系為：電能(W)內能內能(Q)機械能機械能(E)；電能槽電路其能量轉化關系為：電能電能槽電路其能量轉化關系為：電能(W)內內能能(Q)化學能化學能(E)特別提醒：特別提醒：電功等于一段電路中電能轉化為電功等于一段電路中電能轉化為其他形式能過程中的總能量，電熱是這段電其他形式能過程中的總能量，電熱是這段電路中電能轉化為其他形式能中轉化為內能的路中電能轉化為其他形式能中轉化為內能的部分部分例例2 ( 2012北京四中高二檢測北京四中高二檢測)如圖如圖161所示，燈所示，燈L上標有上標有200 W，電動機上標有，電動機上標有2000 W，在，在A、B兩端加上兩端加上220 V電壓時，燈電壓時，燈和

12、電動機均正常工作，求電燈正常工作時的和電動機均正常工作，求電燈正常工作時的電阻電阻圖圖161【思路點撥思路點撥】解答本題的關鍵是判斷各部解答本題的關鍵是判斷各部分是純電阻電路還是非純電阻電路分是純電阻電路還是非純電阻電路【精講精析精講精析】A、B間總電流為間總電流為I，A、B間間總電壓總電壓U220 V，A、B間消耗的總功率間消耗的總功率P200 W2000 W2200 W由由PUI【答案答案】2 【規(guī)律總結規(guī)律總結】從能量守恒的角度分析，對從能量守恒的角度分析，對于任何一個電路，各部分消耗功率之和等于于任何一個電路，各部分消耗功率之和等于該電路消耗的總動率，本題應用了該結論和該電路消耗的總動

13、率，本題應用了該結論和串聯(lián)電路上電流相等的特點解答串聯(lián)電路上電流相等的特點解答注意電動注意電動機是非純電阻，和電燈串聯(lián)后，電壓分配和機是非純電阻，和電燈串聯(lián)后，電壓分配和功率分配與電阻無正比關系，不能用比例法功率分配與電阻無正比關系，不能用比例法解答解答變式訓練變式訓練2一臺直流電動機的額定電壓為一臺直流電動機的額定電壓為U，額定功，額定功率是率是P，電動機內電樞導線的電阻為，電動機內電樞導線的電阻為R，那么，那么它正常工作時的電流是它正常工作時的電流是()A等于等于U/RB等于等于P/UC大于大于U/R D大于大于P/U 熱點示例創(chuàng)新拓展熱點示例創(chuàng)新拓展電功、電熱率、電熱的綜合應用電功、電熱

14、率、電熱的綜合應用 經典案例經典案例(10分分)有一個直流電動機，把它有一個直流電動機，把它接入接入0.2 V電壓的電路時，電動機不轉，測得電壓的電路時，電動機不轉，測得流過電動機的電流是流過電動機的電流是0.4 A；若把電動機接入；若把電動機接入2.0 V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是電流是1.0 A求電動機正常工作時的輸出功率多大？如果求電動機正常工作時的輸出功率多大？如果在電動機正常工作時，轉子突然被卡住，電在電動機正常工作時，轉子突然被卡住，電動機的發(fā)熱功率是多大？動機的發(fā)熱功率是多大？【審題指導審題指導】電動機轉子不轉時，消耗的電動機轉子不轉時，消耗的電能全部轉化為內能，為純電阻元件，這時電能全部轉化為內能，為純電阻元件，這時歐姆定律成立，電功率和熱功率相等當電歐姆定律成立，電功率和熱功率相等當電動機轉動時，電動機消耗的電功率動機轉動時，電動機消耗的電功率PP熱熱P機機，P機即為電動機的輸出功率機即為電動機的輸出功率P電電UI2.01.0 W2.0 W(2分分)熱功率熱功率P熱熱I2R1.020.5 W0.5 W.(2分分)由能量的轉化與守恒得輸出功率由能量的轉化與守恒得輸出功率P機機P電電P熱熱(2.00.5) W1.5 W