16電流的熱效應(yīng)

1、第六節(jié)電流的熱效應(yīng)第六節(jié)電流的熱效應(yīng)目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航1.了解電流的熱效應(yīng)跟哪些因素有關(guān)了解電流的熱效應(yīng)跟哪些因素有關(guān)2了解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位，能了解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位，能夠用焦耳定律解決一些實(shí)際問題夠用焦耳定律解決一些實(shí)際問題. (重點(diǎn)難重點(diǎn)難點(diǎn)點(diǎn))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(xué)導(dǎo)引新知初探自學(xué)導(dǎo)引一、電阻與電流的熱效應(yīng)一、電阻與電流的熱效應(yīng)1電流的熱效應(yīng)：電流的熱效應(yīng)： 電流通過導(dǎo)體時(shí)能使導(dǎo)電流通過導(dǎo)體時(shí)能使導(dǎo)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(yīng)的因素：通過研究導(dǎo)體通影響電流熱效應(yīng)的因素：通過研究導(dǎo)體通電時(shí)的發(fā)熱規(guī)律這一實(shí)驗(yàn)可

2、知電流熱效應(yīng)與電時(shí)的發(fā)熱規(guī)律這一實(shí)驗(yàn)可知電流熱效應(yīng)與導(dǎo)體中的導(dǎo)體中的_、導(dǎo)體、導(dǎo)體_、_有關(guān)有關(guān)內(nèi)能內(nèi)能電流電流電阻電阻通電時(shí)間通電時(shí)間3焦耳定律焦耳定律(1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟_、_、_成正比成正比(2)公式：公式：Q_，單位：，單位：_，符號(hào)：，符號(hào)：J.(3)應(yīng)用：制成各種電熱器，如電熱水器、電應(yīng)用：制成各種電熱器，如電熱水器、電熨斗、電熱毯、保險(xiǎn)絲等熨斗、電熱毯、保險(xiǎn)絲等電流的二次方電流的二次方導(dǎo)體的電阻導(dǎo)體的電阻通電時(shí)間通電時(shí)間I2Rt焦耳焦耳4熱功率：在物理學(xué)中，把電熱器在單位熱功率：在物理學(xué)中，把電熱器在單位時(shí)間內(nèi)消耗的時(shí)間內(nèi)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(hào)：，單位：瓦，符號(hào)：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(shí)的功率，這時(shí)加在用電器兩端的電壓叫作時(shí)的功率，這時(shí)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(dòng)機(jī)、電燈泡的銘牌上都標(biāo)有它們的額定電動(dòng)機(jī)、電燈泡的銘牌上都標(biāo)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(dòng)機(jī)和白熾燈時(shí)的電功率和電流通過電動(dòng)機(jī)和白熾燈時(shí)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(dòng)機(jī)時(shí)，電能主電流通過電動(dòng)機(jī)時(shí)，電能主要轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，只

4、有一部分轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，要轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，只有一部分轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這時(shí)電功率大于熱功這時(shí)電功率大于熱功.電流通過白熾燈時(shí)電流通過白熾燈時(shí),電電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,這時(shí)電功率等于熱功率這時(shí)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(dá)到白熱，從而發(fā)光達(dá)到白熱，從而發(fā)光2電燈的發(fā)明：以美國(guó)發(fā)明家電燈的發(fā)明：以美國(guó)發(fā)明家_為為代表的一批發(fā)明家，發(fā)明和改進(jìn)了電燈代表的一批發(fā)明家，發(fā)明和改進(jìn)了電燈熱效應(yīng)熱效應(yīng)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(shí)誰(shuí)的電阻大？作時(shí)誰(shuí)的電阻大？要點(diǎn)探究講練互動(dòng)要點(diǎn)探究講練互動(dòng)對(duì)焦耳定律和熱功率的對(duì)焦耳定律和熱功率的理解理解學(xué)案導(dǎo)引學(xué)案導(dǎo)引1焦耳定律是理論推導(dǎo)出來(lái)的還是實(shí)驗(yàn)焦耳定律是理論推導(dǎo)出來(lái)的還是實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)定律，它是經(jīng)過大焦耳定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，它是經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的，它適用于任何電路中的量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的，它適用于任何電路中的電流產(chǎn)生熱量的計(jì)算電流產(chǎn)生熱量的計(jì)算2對(duì)焦耳定律公式對(duì)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(shí)，熱量與時(shí)間成正比；在電阻和電阻一定時(shí)，熱量與時(shí)間成正比；

6、在電阻和時(shí)間一定時(shí)，熱量與電流的平方成正比；和時(shí)間一定時(shí)，熱量與電流的平方成正比；在電流和時(shí)間一定時(shí)，熱量與電阻成正比在電流和時(shí)間一定時(shí)，熱量與電阻成正比特別提醒：特別提醒：焦耳定律是計(jì)算電熱的定律，由焦耳定律是計(jì)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(dǎo)體時(shí)就會(huì)產(chǎn)生只要有電阻，電流通過導(dǎo)體時(shí)就會(huì)產(chǎn)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(dǎo)線卻不那么熱爐連接的銅導(dǎo)線卻不那么熱,這是因?yàn)檫@是因?yàn)?)A通過銅導(dǎo)線的電流小，

7、所以它消耗的電能通過銅導(dǎo)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(dǎo)線消耗的電能相同，但銅導(dǎo)電爐絲和銅導(dǎo)線消耗的電能相同，但銅導(dǎo)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(dǎo)線電阻較小，所以它消耗的電能較銅導(dǎo)線電阻較小，所以它消耗的電能較少少【審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)從以下兩點(diǎn)思考解答本題應(yīng)從以下兩點(diǎn)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(dǎo)線的決定發(fā)熱因素中相同的是什么，不銅導(dǎo)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(dǎo)線是串聯(lián)關(guān)系電爐絲和銅導(dǎo)線是串聯(lián)關(guān)系,故通過電爐絲的電流與通過銅導(dǎo)線的電流大故通過電爐絲的電流與通過銅導(dǎo)線的電流大小相等，電爐絲和銅導(dǎo)線在電學(xué)性能上的差小相等，電爐絲和銅導(dǎo)線在電學(xué)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(shí)間內(nèi)，電爐絲的發(fā)流相同條件下，相同的時(shí)間內(nèi)，電爐絲的發(fā)熱量比銅導(dǎo)線上的發(fā)熱量大得多熱量比銅導(dǎo)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(dǎo)線卻不那

9、么熱而與之相連的銅導(dǎo)線卻不那么熱【答案答案】D變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1為了使電阻絲的熱功率減為原來(lái)的一半為了使電阻絲的熱功率減為原來(lái)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?lái)的更換電阻絲，使其電阻變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，倍，電流減半電流減半學(xué)案導(dǎo)引學(xué)案導(dǎo)引1電動(dòng)機(jī)和白熾燈在電能的轉(zhuǎn)化過程中有電動(dòng)機(jī)和白熾燈在電能的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)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(jìn)而得出：進(jìn)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(shí)，要特別注意從能量分析非純電阻電路時(shí)，要特別注意從能量角度出發(fā)去分析，只有能量關(guān)系清楚了，再角度出發(fā)去分析，只有能量關(guān)系清楚了，再代入計(jì)算各能量的公式，才能解決問題代入計(jì)算各能量的公式，才能解決問題例如：電動(dòng)機(jī)電路其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系為：電能例如：電動(dòng)機(jī)電路其能量轉(zhuǎn)化

11、關(guān)系為：電能(W)內(nèi)能內(nèi)能(Q)機(jī)械能機(jī)械能(E)；電能槽電路其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系為：電能電能槽電路其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系為：電能(W)內(nèi)內(nèi)能能(Q)化學(xué)能化學(xué)能(E)特別提醒：特別提醒：電功等于一段電路中電能轉(zhuǎn)化為電功等于一段電路中電能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為其他形式能中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式能中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的部分部分例例2 ( 2012北京四中高二檢測(cè)北京四中高二檢測(cè))如圖如圖161所示，燈所示，燈L上標(biāo)有上標(biāo)有200 W，電動(dòng)機(jī)上標(biāo)有，電動(dòng)機(jī)上標(biāo)有2000 W，在，在A、B兩端加上兩端加上220 V電壓時(shí)，燈電壓時(shí)，燈和

12、電動(dòng)機(jī)均正常工作，求電燈正常工作時(shí)的和電動(dòng)機(jī)均正常工作，求電燈正常工作時(shí)的電阻電阻圖圖161【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】解答本題的關(guān)鍵是判斷各部解答本題的關(guān)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(jié)規(guī)律總結(jié)】從能量守恒的角度分析，對(duì)從能量守恒的角度分析，對(duì)于任何一個(gè)電路，各部分消耗功率之和等于于任何一個(gè)電路，各部分消耗功率之和等于該電路消耗的總動(dòng)率，本題應(yīng)用了該結(jié)論和該電路消耗的總動(dòng)

13、率，本題應(yīng)用了該結(jié)論和串聯(lián)電路上電流相等的特點(diǎn)解答串聯(lián)電路上電流相等的特點(diǎn)解答注意電動(dòng)注意電動(dòng)機(jī)是非純電阻，和電燈串聯(lián)后，電壓分配和機(jī)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(wú)正比關(guān)系，不能用比例法功率分配與電阻無(wú)正比關(guān)系，不能用比例法解答解答變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U，額定功，額定功率是率是P，電動(dòng)機(jī)內(nèi)電樞導(dǎo)線的電阻為，電動(dòng)機(jī)內(nèi)電樞導(dǎo)線的電阻為R，那么，那么它正常工作時(shí)的電流是它正常工作時(shí)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(diǎn)示例創(chuàng)新拓展熱點(diǎn)示例創(chuàng)新拓展電功、電熱率、電熱的綜合應(yīng)用電功、電熱

14、率、電熱的綜合應(yīng)用 經(jīng)典案例經(jīng)典案例(10分分)有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入接入0.2 V電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過電動(dòng)機(jī)的電流是流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4 A；若把電動(dòng)機(jī)接入；若把電動(dòng)機(jī)接入2.0 V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是電流是1.0 A求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？如果求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？【審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)】電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，消耗的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，為純電阻元件，這時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，為純電阻元件，這時(shí)歐姆定律成立，電功率和熱功率相等當(dāng)電歐姆定律成立，電功率和熱功率相等當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率PP熱熱P機(jī)機(jī)，P機(jī)即為電動(dòng)機(jī)的輸出功率機(jī)即為電動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)化與守恒得輸出功率由能量的轉(zhuǎn)化與守恒得輸出功率P機(jī)機(jī)P電電P熱熱(2.00.5) W1.5 W