15.4电流的热效应(1)
【典中点】2016年秋沪粤版九年级物理上册课件15.4.1电流的热效应
15.4 探究焦耳定律
第1课时 电流的热效应
电流的热效应 、 理解焦耳定 律并学会相应的计算
逐点 导讲练
课堂 小结
当堂 检测
课后 作业
知识点 1 电流的热效应
知1－导
电饭煲
电热水壶
电熨斗
电烤箱
电取暖器
电热水器
提出问题：这些常见家用电器的共同特点： 都是利用电流通过导体要发热（电能转化为热能）的 原理制成的。
连接好如图所示的电路，闭合开关， 调节滑动变阻器，使电流等 于I时记下1分钟玻璃管内 液柱上升的高度。断开开 关，使液柱回到原来的位置。 重新闭合开关，调节滑动变阻器，使电流等于2I时 记下1分钟玻璃管内液柱上升的高度。发现电流越 大，玻璃管内液柱上升越多。
保持R、t一定，探究Q与I的关系
鼠 标 点 图 片 播 放 视 频
1.电流通过导体时电能转化为热能的现象叫作电 流的热效应。
2.利用电流的热效应工作的电器叫作电热器。 3.电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由
电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制 成的。
点亮的灯泡过一 会儿会烫手，说
明什么？
导线和电熨斗串联，为什么 电熨斗很热而导线并不是很
热？说明什么？
知1－练
1．(2015·兰州)在做“电流通过导体时产生的热 量与什么因素有关”的实验时，采用了如图所 示的实验装置。两个透明的容器中密闭了等量 的空气。U形管中液面变化反映了密闭空气温 度的变化。此实验是为了探究电流产生的热量与________的关 系；将此装置接到电源两端，通电一段时间后，电流在______ 容器中产生的热量较多，在电路中串联一个滑动变阻器，再接 入原电路，还可以探究电流产生的热量与________的关系。该 实验中用到的物理研究方法是控制变量法和________。
电流的5种效应
电流的5种效应一、电流的热效应1. 定义- 当电流通过导体时，导体会发热的现象称为电流的热效应。
这是因为电流通过导体时，导体中的自由电子与导体中的离子（原子实）发生碰撞，将电能转化为内能，使导体温度升高。
2. 焦耳定律- 定量描述电流热效应的规律是焦耳定律，其表达式为Q = I^2Rt。
其中Q表示热量（单位：焦耳，J），I表示电流（单位：安培，A），R表示电阻（单位：欧姆，Ω），t表示时间（单位：秒，s）。
- 例如，在一个电阻为10Ω的导体中，通入2A的电流，经过5s，根据焦耳定律Q=I^2Rt=(2A)^2×10Ω×5s = 200J，即产生200J的热量。
3. 应用与危害- 应用：电热水器、电熨斗、电饭锅等都是利用电流的热效应工作的。
电热水器内部有电阻丝，当电流通过电阻丝时，电阻丝发热，将水加热；电熨斗的发热芯也是利用电流热效应产生热量来熨烫衣物。
- 危害：电流的热效应在一些情况下会造成危害，例如在输电线路中，由于电流通过导线时会产生热量，如果电流过大或者导线电阻较大，产生的热量过多会导致电能损耗增加，同时可能会使导线温度过高，加速导线的老化甚至引发火灾。
为了减少这种危害，在远距离输电时会采用高压输电的方式，根据P = UI，在输送功率P一定时，电压U升高，电流I就会减小，再根据Q = I^2Rt，电流减小则导线上产生的热量Q会大大减少。
二、电流的磁效应1. 发现- 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。
他发现当导线中有电流通过时，其下方的小磁针会发生偏转，这表明电流周围存在磁场。
2. 安培定则（右手螺旋定则）- 对于直线电流，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
- 对于环形电流，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。
- 例如，在一根通有从左向右电流的直导线周围，根据安培定则，其周围的磁感线是以导线为圆心的同心圆，在导线下方，磁感线方向垂直纸面向里；对于一个环形电流，若电流为顺时针方向，那么其中心轴线上的磁感线方向是垂直于环形平面向里的。
电流的热效应的微观解释
电流的热效应可以通过微观粒子运动的角度进行解释。
在导体中，电流的流动是由带电粒子（通常是电子）的运动所引起的。
当电流通过导体时，带电粒子会与导体原子或分子相互作用，产生能量的传递和转化，导致导体发热。
微观上，电流的流动实质上是电子在导体中的运动。
当电流通过导体时，电子受到电场力的作用，沿着导体中的自由电子路径移动。
在这个过程中，电子会与导体原子或分子发生碰撞，导致能量的传递。
碰撞过程中，电子将部分动能转化为热能。
这是因为碰撞会引起原子或分子的振动，增加它们的平均动能，从而导致导体温度的升高。
这个过程符合能量守恒定律，即电子失去的动能等于导体获得的热能。
因此，电流通过导体时会产生热效应，导致导体发热。
这种热效应在许多电器和电路中是常见的现象，也需要在设计和运用中考虑和控制，以避免过热或损坏设备。
电流的热效应与导体的电阻有关。
电阻较高的导体在相同的电流下会产生更多的热量。
这是因为电阻越高，电子与导体原子或分子碰撞的频率越高，能量转化为热能的过程也更为显著。
电流的热效应
电流的热效应电流的热效应是指导体通电时所产生的热量，它在电力传输和电路设计中都是非常重要的因素。
本文将探讨电流的热效应的原理、计算方法以及应用。
一、原理当导体通过电流时，其中的电子会与导体原子碰撞，并将一部分电能转化为热能，导致导体温度升高。
这种现象叫做焦耳效应，它是电流热效应的基础。
电路的热效应是由电路中电流通过电阻时产生的热量引起的。
热量可以影响导体的电阻率，导体的电阻率随温度的升高而升高。
因此，当电流继续流过导体时，电阻值也会因为热效应而增加，产生更多的热量，导致更高的温度，从而形成一个正反馈的过程，这种现象被称为自加热。
二、计算方法为了计算电流的热效应，我们需要知道导体的电阻值、电流强度、通电时间以及导体材料的特性。
热效应的计算可以基于以下公式：Q=I^2Rt其中，Q表示被加热导体所释放出的热能（焦耳），I表示电流强度（安培），R表示导体电阻（欧姆），t表示通过导体的时间（秒）。
在计算热效应时，我们通常是考虑将热量转移到环境中或周围物体的速率。
这个速率使用导体的热容量和质量以及温差来计算。
热容量指的是物体需要增加1°C温度所需要的热能。
在大多数情况下，热容量和导体的质量以及密度有关。
热量的传递速率可以使用以下公式：dQ/dt = kh * A * ∆T其中，dQ/dt表示单位时间内传输的热量，A表示导体的表面积（平方米），kh表示传热系数（每秒传递的热量单位温差），∆T表示微小时间间隔中物体内外温度差异。
三、应用电流的热效应在电路中有着重要的应用。
例如，在高功率和高电流下，导线和其他器件的温度可能会达到非常高的值。
当温度超过材料极限时，会导致器件短路、熔断等故障。
因此，在设计电路时，需要考虑材料质量、导线的截面积和导线长度等因素来确保电路能在安全的范围内运行。
另外，电流的热效应在热力学过程中也有应用。
热效应可以用于测量物体的热容量和其他热物理参数。
例如，使用热效应可以测量材料的热传导率，这对于某些物理实验和材料测试非常有用。
电流的热效应 课件
【例题 2】 一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同,都通过相同的
电流,在相同的时间内(
)
A.电炉放热和电动机放热相等
B.电炉两端的电压大于电动机两端的电压
C.电炉两端的电压等于电动机两端的电压
D.电动机消耗的功率大于电炉的功率
解析:由于电炉与电动机的电阻相等,电流也相等,由 Q=I2Rt 得,相同的
2 t
Q= ,
【例题 1】 两电阻 R1、R2,阻值 R1>R2,接入同一电路经过相同时间,有
关二者发热量,以下说法正确的是(
)
A.二者串联则 R1 发热量更多,二者并联则 R2 发热量更多
B.二者串联则 R2 发热量更多,二者并联则 R1 发热量更多
C.无论串、并联,都是 R1 发热量多
D.无论串、并联,都是 R2 发热量多
电流的热效应
一、电阻与电流的热效应
1.电流的热效应
(1)概念:电流通过导体时能使导体的温度升高,电能变成内能,这就是
电流的热效应。
(2)影响因素:通过研究导体通电时的发热规律这一实验,可知电流热效
应与导体中的电流、导体电阻、通电时间有关。
2.焦耳定律
(1)内容:电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方、导体的电阻、通
两个用电器由于电流是相等的,在时间相等的情况下,谁的电阻大谁发热多,
不是电阻大的阻碍作用大而发热少。
2.焦耳定律的应用
应用时不论什么电路,其热量都可以用 Q=I2Rt 来计算,热功率都可用
2
P=I R 来计算。只有在纯电阻电路中计算热量时才能使用 Q=UIt 和
热功率才能使用 P=UI 和
《电流的热效应》课件
热效应是电流在导体中产生的热量。 本课件将介绍热效应的概念、温度和电 阻之间的关系以及热效应对电路的影响。 通过讲解热式传感器、热电偶和电 阻温度计的原理和应用，我们将深入了解热效应及其在各个领域中的作用。
温度与电阻的关系
了解温度和电阻之间的关系对于理解电路中的热效应至关重要。 因为温度对导体的电阻有直接影响，我们将 探讨这种关系以及其在电路设计中的应用。
热效应对电路的影响
热效应不仅仅是一个理论现象，在实际电路中也起着重要作用。 我们将探索 热效应如何影响电路的性能、稳定性和可靠性，并讨论如何减少这种影响。
热式传感器的原理和应用
热式传感器是一种基于热效应原理的传感器，常用于测量温度、湿度等参数。 我们将深入研究热式传感器的工作原理和不同应用领域。
热电偶的工作原理及优缺点
热电偶是一种常用的温度测量装置，具有高精度和广泛应用的特点。 我们将 了解热电偶的工作原理、优点和局限性，并探讨其在工程和科学领域中的应 用。
电阻温度计的原理和应用
电阻温度计是一种常用的温度传感器，它利用电阻值与温度之间的关系来测量温度。 我们将深入研究电阻温 度计的原理、特点和不同应用场景。
湿度传感器的热效应分析
湿度传感器在许多应用中起着重要作用，但其性能可能受热效应的影响。 我 们将分析湿度传感器中的热效应，并探讨如何增强其准确性和稳定性。
热效应的补偿方法
热效应对电路性能造成的影响可以通过补偿方法来减少或消除
科学探究：电流的热效应
《科学探究：电流的热效应》精讲精析一、探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关1.电流的热效应（1）概念：电流通过导体，导体会发热的现象，叫做电流的热效应。
（2）实质：电流的热效应是一种普遍现象，只要用电器对电流有阻碍作用，电流流过用电器时就会发热，就会有电能转化为内能。
2.探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关（1）进行实验：①用液体（如煤油）温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。
②a.探究通过通电导体电阻的大小对产生热量的影响，可选择两段不同阻值的电阻丝R1、R2（R1>R2），实验时，将两段电阻丝串联在电路中，以控制通电时间和通过两段电阻丝的电流大小相等。
b.探究通电导体中电流的大小对产生热量的影响，可控制通电时间和电阻丝的阻值不变，使通过电阻丝的电流大小改变。
实验时，通过调节串联在电路中的滑动变阻器来改变电路中电流的大小。
（2）实验电路图和装置（如图1所示）甲乙（3）实验步骤：①按图甲所示的电路图连接电路，通电一定时间后，切断电源，分别观测不同电阻丝所在液体温度的变化。
②控制通电时间相等，调节滑动变阻器改变通过电阻丝的电流大小，观测其中一段电阻丝（如R1）所在液体温度的变化。
③保持通过电阻丝的电流大小不变，改变通电时间，观测其中一段电阻丝（如R1）所在液体温度的变化。
（4）实验结论：当电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多；当电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，导体产生的热量就越多。
当电流和电阻一定时，通电时间越长，导体产生的热量就越多。
即：电流通过导体产生的热量与导体本身的电阻、通过导体的电流以及通电时间有关。
【学法技巧】控制变量法和转换法的应用1.控制变量法：探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻的关系时，要控制电流和通电时间相等；探究电流通过导体时产生热量的多少与电流的关系时，要控制电阻和通电时间相等。
2.转换法：在探究电流产生的热量与哪些因素有关时，产生热量的多少是不能直接观察的，但我们可以利用转换法，通过观察煤油升高的温度来判断导体产生热量的多少。
电流的热效应
电流的热效应电流的热效应是指电流在导体中流动时产生热量的现象。
根据欧姆定律，电流通过导体时会产生电阻，电阻就会让导体发热。
这种现象广泛应用于各种电子设备中，如电风扇、电热水壶等。
电流的热效应可以通过以下公式来计算：Q = I²Rt其中，Q表示导体所产生的热量，I表示电流的大小，R表示导体的电阻，t表示电流通过的时间。
对于导体来说，电阻是一个重要的参数，它决定了导体会生成多少热量。
电阻的大小与导体的材料、长度和横截面积有关。
常见的导体材料有铜、铝、铁等，其中铜的电阻最小，因此在电子设备中常使用铜导线。
而导线的长度越长，电阻就越大，所以电子设备中尽量要缩短导线的长度，以减少热量的产生。
除了导线的材料和长度，环境温度也会影响导体的电阻。
温度越高，电阻就越大，因此电子设备的散热设计非常重要。
在电子设备中，通常会设置散热器或风扇来降低温度，以防止导线产生过多的热量。
电流的热效应不仅存在于导线中，还存在于电子元器件中。
在电子器件中，如集成电路、电阻等，电流经过它们时也会产生热量。
因此，在设计电子器件时，需要合理布局电路、选择合适的材料，以确保电子器件的正常工作。
在实际应用中，电流的热效应不仅是一个问题，还是一种资源。
例如，电热水壶就是利用电流的热效应将电能转化为热能，来加热水。
通过合理利用电流的热效应，可以实现能源的高效利用。
除了电子设备中的应用，电流的热效应还广泛应用于工业领域。
例如，电焊机利用电流的热效应将金属焊接在一起。
电厂中的电力发电装置利用电流的热效应将热能转化为电能，为社会提供电力。
总的来说，电流的热效应是电子学和电工学中的重要现象。
通过合理利用电流的热效应，可以实现能源的高效利用，为社会带来便利。
同时，在应用中也需要重视电流的热效应对设备和材料的影响，合理设计电路和进行散热，以确保设备的正常工作和使用寿命。
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第十五章第三节电热器电流的热效应（1）课后作业
班级姓名
一、课前预习：
1. 导体中有电流通过时会发，将能转化为能，称为电流的。
主要利用
工作的装置叫电热器。
2. 焦耳定律的内容公式
二、课后巩固：
1．电流通过导体时电能要转化成热。
这个现象叫电流的。
电热器就是利用电流的来进行工作的，电热器工作时，将能转化为能。
2. 实验表明，电流通过导体产生的热量跟成正比，跟成正
比，跟成正比。
这个规律叫定律，可用公式表示。
3．电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用________来工作的。
而计算机内都装有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了________。
4．两根电热丝，电阻之比为2∶1，若把他们串联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为；若把他们并联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为。
5．一段导体两端的电压是24V时，通过的电流是0.5A，则导体的电阻是Ω，这段导
体消耗的电功率是 W，通电10s产生的热量是 J。
6．在如图所示的电路中，R1=15Ω，R2=20Ω，闭合开关后，电流表的
示数为0.4A．则R1两端的电压为 __ V，通过电阻R2的电流为
__ A。
若通电100秒，R2产生的热量为 __ J。
7．一只电热器接在照明电路中，5min产生的热量为2.64×105J，则
通过该电热器的电流是A，电热器正常工作时的电阻是Ω。
8．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（）A．笔记本电脑 B．电冰箱 C．电风扇 D．电暖器
9．关于电热的利用，下列说法中正确的是（）A．电热对我们来说总是有利的 B．电饭锅是利用电流热效应的原理制成的C．电热对我们来说总是不利的 D．电视机工作过程中没有产生电热
10．为了使电热器在单位时间内产生的热量增加一倍，下列措施中可行的是（）A．并联一根阻值相等的电阻丝 B．串联一根阻值相等的电阻丝
C．使电热器两端的电压增加一倍
D．使电阻丝从中间剪成两段，然后将它们并联起来使用
11．电熨斗通电一段时间后，熨斗表面很烫，温度较高，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这是因为（）A．导线的电阻远小于熨斗的电阻，导线消耗的电能很少
B．通过导线的电流远小于通过熨斗的电流
C．导线的散热比熨斗快
D．导线外有绝缘皮隔热
12．有额定电压、额定电功率均相同的电风扇、电烙铁、日光灯，各自在额定电压下正常工作相同的时间，比较它们产生热量的多少，结果是（）A．一样多 B．电风扇最多
C．电烙铁最多 D．日光灯最多
13. 小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。
两瓶
煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。
两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度。
（1）请你根据题目要求连接电路。
（2）本实验中是通过观察，从而
知道电阻丝产生的热量多少。
（3）为了确保实验的正确性，A、B两只烧瓶中的煤油质
量要（相等/不相等）。
（4）小红问小明：“打开水龙头就可以得到水，干嘛不用
水代替煤油？”对于这个问题，小明与他的同学给出
了下列四种答案，你认为最合理的是。
A．因为煤油有颜色便于观察 B．因为煤油有比较大的热值
C．因为煤油有比较小的密度 D．因为煤油有比较小的比热容
（5）实验中，小明和小红会发现烧瓶（A/B）中温度计的示数升高的快。
这表明：在和相同的情况下，导体的电阻越，产生的热量越多。
14．电热杯中电热丝的电阻为55Ω，额定电压为220V，正常工作时每分钟产生多少热量？
每小时消耗多少KW·h的电能？
15．一只电烙铁的规格为“220V 110W”，请回答下列问题：
（1）该电烙铁正常工作时的电流为多少？（2）该电烙铁的电阻为多少？
（3）在额定电压下通电10min产生多少热量？
16．某校师生自制了一台电烘箱。
电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，1min可产生6.6×104J的热量。
求：（1）电阻丝的电功率；（2）电阻丝的电阻；（3）电阻丝的工作电压。
教师评价批改日期。