综合 九年级下 15.3 电热器 电流热效应

电烤箱在20分钟内产生的热量为：
1.一只“220V45W”的电烙铁，在额定电 压下使用，每分钟产生的热量是多少？ 你能用几种方法解此题？
U R P额 P额 I U额 Q I 2 Rt
2 额
若电流做的功全部用来产生热量即 Q=W=UIt=I2Rt
P额 I U额 Q W UIt
想想议议
额定电压相同的灯泡，额定功率越 大，电阻越小，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？
想想议议
11．学习电学和热学知识后，小华通过实验得知：用 电热壶将20kg,15 ℃的水加热到100℃，需要1.05元 电费。用煤气灶做同样的实验，则需要0.42元的煤气。 已知水的比热C水=4.2×103J/(kg· ℃) (1)如使用煤炉做同样的实验,已知煤炉燃烧所用无烟煤 的热量为3.4×107J/kg,假设煤炉的热能利用率为 20%,每千克无烟煤的价格是0.34元.则需要花费多少 钱? (2)如果某地区可以同时提供电.煤气和煤,从经济和环 保等角度综合分析,你会建议使用哪种燃料?请阐明理由.
⑴现象直观、明显； ⑴现象直观、精确； ⑵器材简单，容易准备； ⑵受环境干扰较少。 ⑶实验时间短，操作简便。 缺点：
归纳总结、得出结论
实验结论
结论1. 在通电电流和通电时间相同的条
件下，电阻越大，电流产生的热量越多。
结论2. 在电阻和通电时间相同的条件下，
电流越大，电流产生的热量越多。
结论3. 在通电电流和电阻相同的条件下，
问题2. 和电炉相连的电 线为什么显著发热？
分析：照明电路的电压是一定的，由P=UI可知， 电路中接入大功率电炉时，通过的电流大，在电 线的电阻相同的情况下，跟电炉相连的电线中通 过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得 多。所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同的时 间内，电流通过跟电炉相连的电线产生的热量比 通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因此 跟电炉相连的电线显著发热，有可能烧坏它的绝 缘皮，甚至引起火灾。
泡和导线都有电流通过，可为 什么灯泡热得发光，导线的发 热却觉不出来？ 2、照明电路中，接入大功率的 电炉，电线会发热,甚至有可能会 烧坏绝缘皮，引起火灾，为什么？
问题1. 为什么“觉察不出和灯 相连的电线发热”？
分析：因为电线和灯串联，通过它们 的电流是一样大，又因为灯丝的电阻 比电线的大得多，所以根据焦耳定律Q ＝I2Rt可知，在相同时间内电流通过灯 丝产生的热量比通过电线产生的热量 大得多。因此，灯泡因发热而发光， 而电线却感觉不到热。
15.3、电热器 电流的热效应
加区三中 董衍忠
各式各样的家用电热器
1、什么是电流的热效应？
导体中有电流通过的时候，导体 要发热，这种现象叫做电流的热 效应。
你能列举生活中利用电流的热效应的例子吗？
2、其实质：电能 内能 3、电热器都是利用电流的热效 应工作的。
请同学们猜想一下，通电导体放 出的热量可能与哪些因素有关呢？ 电流产生的热量可能与电流的大 小、导体电阻的大小以及通电时间的 长短有关。 这个猜想是否正确呢？
2 U额 R P额 2 U t Q W R
根据电功公式和欧姆 定律推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量 即 Q=W 又∵ W＝UIt
根据欧姆定律 U=IR
∴Q=W=UIt=I2Rt
1.电流通过导体产生的热量
电流的平方 跟——————成正比，
导体的电阻 跟—————成正比， 通电时间
跟————成正比。
2. 两个电热器的电阻之比为4︰3， 通过相同的电流，在相等的时间 里产生的热量之比为_____；若 4︰3 两个电热器的电阻相同，通过的 电流强度为1︰3，在相等的时间 里产生的热量之比为______。 1︰9
3．当0.2安的电流通过一金属线时产 生的热量为Q1，若使通过的电流增加 到0.4安时，在相同的时间内产生的热 量为Q2，那么Q2是Q1的 （ ） A.B 2倍 B. 4倍 C. 0.25倍 D. 0.5倍
2、电路中的电流变大，夹 在同一电阻圈中的火柴被 点燃的时间变 （长/ 短）这说明电流增大时， 相同时间内电阻产生的热 量较 （增多/减少）。
观察电热的方法：
方法一 电热丝发热，点燃火柴 优点：
方法二 电热丝发热使煤油温升和膨胀 优点：
缺点： ⑴现象较细微，远处不便看； 现象容易受火柴、放置位 置、环境（ 如空气流动 ） ⑵器材复杂，准备较难； 等因素的干扰； ⑶实验时间稍长。
想想议议
答案： ⑴Q吸=5.04×106J Q=Q吸 /η=5.04×106/20%=2.52×107J M=Q/q=2.52×107/3.4×107=0.741kg n=0.741×0.34=0.252元 ⑵建议选择煤气，因为煤气价格适中，且污染较 小。答案若选择电或煤，只要能说出合理的理由， 也可给分。
问题2. 和电炉相连的电线为什么显著发热？
分析：照明电路的电压是一定的，由P=U2/R 可知，大功率电炉的电阻＜灯泡的电阻，因 此通过电炉的电流＞通过灯泡的电流，根据 焦耳定律Q=I2Rt，在电线的电阻相同，时间 相同的情况下，电流通过跟电炉相连的电线 产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的 热量大得多。因此跟电炉相连的电线显著发 热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。
通电时间越长，电流产生的热量越多。
焦耳定律
内容：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
单位：I—安，R—欧，t—秒， Q—焦
【例题】电烤箱内的电 热丝的电阻55Ω，接在 220V的电源上，在20分 钟内共产生多少热量？
解：通过电热丝的电流强度为：
想想议议
12.下面是小名在题为《能源的利用》的研究性学习中收集到 有关太阳能的资料： 太阳能是人类最基本的能源，它无污染、免费、还可以再生， 这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长。当太阳照射地面时， 1m2地面在1s内平均得到太阳的辐射能约为1.0×103J。太阳能热 水器就是直接利用太阳能的装置。目前它已经逐渐的出现在我们 的生活中…恰好，小明同学家最近想买一台太阳能热水器，在参 考了以上的资料后，他又在网上下载了某型号太阳能的宣传广告；
想想议议
4、（7分）经验表明，自制家用太阳能热水器的 效率在夏天可达50％；从太阳能手册中查到，在 地球表面，晴天时垂直于阳光的表面接收到的热 辐射为1.26×103焦／米2· 秒。如果晒水箱内的水 大约有40千克，晒水箱接收阳光垂直照射的面积 始终是1.5米2，请计算，要使水温上升30℃需要。 多长时间
设计实验、验证假设
请同学们思考一下研究的方法 在三ห้องสมุดไป่ตู้因素中先固定两个因素， 改变第三个因素，观察导体放出 的热量与这个因素有什么关系， 这种方法叫做控制变量法。
1、在电流 （相同/不 同）的情况下，电阻 （大/小）的那个电阻圈夹 着的火柴先被点燃。这说 明在相等时间内，阻值较 大的电阻产生的热量较 （多/少）
想想议议
1)小名家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25℃ 加热到45℃需要多长时间？ (2)对比效率为80%的电热水器，小名家每天可节约多少电能？ 答案：T表示光照的时间；k表示1.0×103J/s· 2 ⑴Q吸=cm(tm t0)=8.4×106J Q放=ksTη(Q放是太阳能热水器传给水的热量) 因为 Q吸=Q放 所以T=Q放/ksη=（8.4×106）/（1.0×103×1.5×40%） ≈1.4×104s(或约为233.3min，或约为3.9h ) ⑵Q电=Wη1 W= Q电/η1=（8.4×106）/0.8=1.1×107J（或1.05×107J）≈3.1 度（或约为2.9度）
你知道为什么要采取高压输电吗？
4、CFXB型“220V 1100W”电饭堡 有两档开关，其原理如图所示，“2” 档是高温烧煮，“1”档是焖饭、保温， 当开关S与接线柱2相连时，电路的功 率1100W；当开关S与接线柱1相连时， 电路的功率22W。求：（1）串联电 阻R的值； （2）开关在“1”档时， R的功率
思考：1、灯泡接入电路中，灯