电流的热效应
人教版物理精品教学课件 电流的热效应
电流的热效应
3.电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
结论：在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长， 电阻产生的热量也会越多
电流通过导体所产生的热量（越多）
电流的大小 ↓
越大电阻的大小 ↓来自越大时间长短 ↓越长
电流的热效应
总
结
电流的热效应： 电流通过导体时，电能转化成内能
电流通过导体产生的热量的因素：
液面高度变化越大，说明空气的温度变化越大，即电流 产生的热量越多
结论：在电流和通电时间相同的情况下， 电阻越大，电阻产生的热量也就越多
电流的热效应
2.电流通过导体产生的热量与电流的关系 控制导体的电阻和通电时间相同
结论：在电阻和通电时间相同的情况下，通过一个 电阻的电流越大，电阻产生的热量也就越多
电视机
洗衣机
是不是利用电流的热效应来工作的呢？ A.是 B.不是
电流的热效应
电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关？ 电流的大小 电阻的大小 时间的长短
控制变量法
电流的热效应
1.电流通过导体产生的热量与电阻之间的关系
控制通过导体的电流和时间相同
U型管中液面高度的变化，反应了密闭空气温度的变化
电流的热效应
电流的热效应
热量从哪里来？
电流的热效应
电流的热效应： 电流通过导体时，电能转化成内能
电能 ↓
伴有热现象产生 灯丝会发热发光
电能 → 内能
电流的热效应
电流的热效应： 电流通过导体时，电能转化成内能
电热水壶
电熨斗
电饭锅
电能 → 内能
电暖气
电流的热效应
电流的热效应： 电流通过导体时，电能转化成内能
电流的大小 ↓
16.4 科学探究：电流的热效应
结论：在电流I和通电时间t相同时，电流产生 热量多少与导体的电阻Ｒ大小有关，并且电阻 Ｒ越大，电流产生热量越多。
总结论
电流通过导体所产生的热量与导体的电阻 大小成正比，与电流的平方成正比，与通
电时间成正比。
焦耳定律(Ｑ＝Ｉ２Ｒt)
焦耳定律的发现者
焦耳（1818～1889），
英国物理学家。1818年
问题3.电路中负荷过大有什么危险？为什么？
电路中负荷过大时，使电路中电流增大，按Q=I2Rt
计算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。
请你当设计师： 显然，我们希望热量更多地集中在电炉的发热体上， 而不是与电炉相连的导线上。根据今天所学的焦耳
定律Q=I2Rt ，你对发热体和导线的材料有何建议？
发热体：电阻率大、熔点高 导线：电阻率小、熔点高
电流的热效应有什么利和弊？
优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制和调节等
优点。
缺点：浪费电能，造成电线老化,影响用电器使用寿命。
电流的热效应 与哪些因素有 关？
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？
电流通过导体时产生热的多 少跟什么因素有关？ 首先猜测电流I、电阻R、时间 t三者对电流产生的热量Q的多 少有影响，然后对电流I、电
产生热量越多。
控制电阻R、时间t相同:研究电流I变化→对电热Q的 影响
相同时间内通过R的电流为
Ｉ，移动R0的滑片,使通过R 的电流为0.5Ｉ。比较R两次 所产热的多少
结论：在电阻Ｒ和通电时间t相同时，电流产生 热量多少与通过导体的电流Ｉ大小有关，并且 电流Ｉ越大，电流产生热量越多。
控制电流I、时间t相同:研究电阻R变化→对电热Q 的影响
电流热效应的利用
电流的热效应、熔丝
电流的热效应、熔丝
电流的热效应
当电流通过导体时，电能转化为热能，使导体变热， 这就是电流的热效应。
导体中通过的电流越大，热效应越明显
并联电路中用电器增加，总电流会变化吗？ 若逐个闭合开关时， 电流表读数会增大还 是减小？ 增大
结论：用电器不断增加， 干路中的电流会 增大 ， 会引起导线发热，甚至 引发火灾。
• 熔丝是否越粗越好？可以用铁丝或铜丝 代替吗？ • 熔丝的规格用额定电流表示——该熔丝 可以正常工作的电流 • 熔丝的额定值单位为安培
• 并联电路中接入的灯泡增加，总电路的电流 就 增大 。 熔丝 是一个保护电路元件及导 线的装置。当电流过大时，电流所产生的热 会把 熔丝 熔断，使电路断开，不致损毁其 他元件。 • 熔丝上印有额定值，表示可以负荷的正常电 流。当电路的电流超过熔丝的熔断电流时， 熔丝便会 熔断 。
探究熔丝的用途
逐个闭合开关时，留意 灯泡、熔丝的变化，并 在教材P56填空 思考：熔丝的工作原理
电路中有电流通过，熔丝会发热，当电 流过大时，电流所产生的热使熔丝温度 达到了它的熔点，熔丝就会熔断，从而 断开电路，保护导线和其他元件不受损 坏。
• 用熔点高的还是熔点低的金属材料作熔 丝较好？ • 常用的熔丝是银铜或铅锑合金，熔点低
耗电量与电费的计算
计算耗电量的单位是 千瓦时（kW.h) 。 1千瓦时的电能俗称 1度电
上月抄见数 本月抄见数
。
单价 金额（元）
本月用电量
1898
1958
60
0.70 42
利用电流热效应的电器有：取暖器、电吹风、浴霸等 。
利用电流磁效应的电器有：电磁门铃、耳机、电话等 。
插头与插座
第四节科学探究：电流的热效应
用手一摸电视机后盖
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
电热器
水用管状电热器
电炉
热得快
电热水壶
电热毯
它们的共同点是? 内部具有电热丝
电饭煲
温度升高量/℃ 1.5 6.0
越大 ，其产生的热量_______ 越多 。 由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流________ (3)若要探究电热器产生的热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时 B 串联 选择图乙中______( 选填“A”或“B”)烧瓶与图甲中的烧瓶________( 选填“串联” 或“并联”)。
电熨斗
电热器：利用电热丝直接将电能转化为内能的装置
注意：微波炉、电磁炉因为没有电热丝所以不属于电热器
一、电流的热效应
• 电流通过导体时电能转化为热，这 个现象叫做电流的热效应。
电热器是利用电流热效应工作的装置
电热的利用和防止
利用：电热器:用电来加热的设备 主要部分——发热体 工作原理：电流热效应 如：电熨斗、电烙铁、电炉等 防止： 电视机加散热窗 计算机、电动机等还要加风扇
图16－4－2
类型二
电热的计算
例2 如图16－4－3所示为一台两挡式电热水器的内部简化电路，S为温控开关，当S 接a时电路中的电流为5 A，当S接b时电路的电功率为22 W，求： (1)R1的电阻。 (2)高温挡时电路的电功率。 (3)在低温挡工作10 min，电流通过R2产生的热量。
[答案](1)当 S 接 a 时，电路为 R1 的简单电路，电热水器处于高 U 220 V 温挡位，根据欧姆定律可得：R1＝ ＝ ＝44 Ω。 5A I高 (2)高温挡时电路的电功率：P 高＝UI 高＝220 V×5 A＝1100 W。 (3)当 S 接 b 时，两电阻串联，电热水器处于低温挡位，电路中 P低 22 W U 的电流：I 低＝ U ＝ ＝0.1 A；电路中的总电阻：R 总＝ ＝ 220 V I低 220 V ＝2200 Ω； 串联电路中总电阻等于各分电阻之和，R2＝R 总 0.1 A －R1＝2200 Ω －44 Ω＝2156 Ω ；工作 10 min 电流通过 R2 产生 的热量：Q2＝I 低 2R2t＝(0.1 A)2×2156 Ω ×10×60 s＝12936 J。
电流的热效应与电压无关的原因
电流的热效应与电压无关的原因电流的热效应是指在导体中传导电流时会产生一定的热量，这是由于电流通过导体时会引起导体的电阻产生功率损耗，将电能转化为热能。
这一现象在我们日常生活和工业生产中都十分常见，例如电热水壶、电磁炉等都是利用电流的热效应来产生热能。
然而，电流的热效应与电压无关，这一点可能会让人感到困惑。
实际上，这是由于电流的热效应与电阻和电流本身有关，而与电压无关。
下面将从微观的角度来分析电流的热效应与电压无关的原因。
首先，我们需要了解电阻对电流的影响。
在导体中传导电流时，导体内部的原子、分子将因电场力的作用而产生定向的振动，同时电子也将在导体内部形成电子流。
这些振动和电子流的相互作用使得导体呈现出一定的电阻，即阻碍电流的流动。
在传导电流时，导体内部的振动会形成一种摩擦力，使电子流受到阻碍，并且较大的电流会产生更多的摩擦力，因此产生的热量也会增加。
这表明电流的热效应与电阻有关，正是导体内部的摩擦力使得电能被转化为热能。
与电阻直接相关的是导体的材料和尺寸，而与电压相关的是电流的大小。
电阻的大小可以用电阻率和导体的几何尺寸来表示。
当电流通过导体时，电阻产生的热量可以用以下公式表示：\[Q = I^2 R t\]其中，Q为导体产生的热量，I为电流大小，R为电阻大小，t为时间。
可以看到，电阻对热量的产生有直接的影响，而电压并不在热量的公式中。
引入电压的公式为P=UI，可以看出电压仅仅是为了产生电流，对电流的热效应并没有直接影响。
另外，电压是为了产生电流而存在的，它代表了电场对电荷的推动力，而电流是电荷的流动，与电流的大小有关。
但电流的大小对于热效应的影响主要是通过电流产生的摩擦力来实现的，而与电压并没有直接的关系。
再者，在导体内部的原子、分子运动和电子流动也与电压无关。
电流的热效应是通过电子的运动引起导体内部原子、分子振动，从而产生摩擦力，导致热量的产生。
而电压只是导致电子流动的推动力，它并不参与到导体内部原子、分子的运动中去。
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。
焦耳定律电流的热效应
电热器的安全使用注意事项
01
注意使用电压和电流
在使用电热器时，要确保使用的电压和电流符合产品说明书的要求，不
要超负荷使用，以免发生火灾或电击危险。
02 03
定期检查和维护
定期检查电热器的电线、插头和元件是否完好无损，如有损坏应及时更 换。同时，要保持电热器的清洁，避免灰尘和杂物影响加热效果和安全 性。
电流的热效应的应用
总结词
电流的热效应在许多领域都有广泛的应用。
详细描述
在工业领域，电流的热效应被用于加热、熔 炼、焊接和热处理等工艺过程。在日常生活 中，电热器、电烤箱、电熨斗等电器也是利 用电流的热效应来提供便利。此外，电流的 热效应还应用于医疗领域，如电热疗法和电 烙术等治疗方法。同时，电流的热效应也是 电磁炉和微波炉等现代厨房电器的工作原理
之一。
04
实验演示焦耳定律
实验目的和原理
目的
通过实验演示，探究电流的热效应，验证焦耳定律。
原理
焦耳定律指出，在封闭电路中，电阻器中产生的热量与电流、电阻和时间成正比。即Q=I²Rt，其中Q表示 电阻器中产生的热量，I表示通过电阻器的电流，R表示电阻器的电阻，t表示时间。
实验设备和材料
实验设备
电源、电流表、电压表、可调电阻、 焦耳计（热水容器）以及导线。
电流的热效应
焦耳定律揭示了电流通过导体时产生 热量的规律，即电流通过导体时，由 于电子与导体原子的相互作用，电子 的动能转化为热能。
能量守恒
根据焦耳定律，电流通过导体产生的 热量最终以热能的形式散失到周围环 境中，实现了能量从电能向热能的转 换，符合能量守恒定律。
电流的热效应实验
电流的热效应实验一、引言电流的热效应是指当电流通过导体时，导体会因为电阻而产生一定的热量。
这一现象在日常生活中随处可见，比如电炉加热、电热水壶加热等。
本文将介绍电流的热效应实验，通过实验来验证电流通过导体时的热效应，并探讨其原理。
二、实验目的通过本实验，我们的目的是验证电流通过导体时会产生热效应，并观察电流大小与导体温度升高的关系。
三、实验器材和药品实验器材：电源、导线、电流表、导体（如铜丝）实验药品：无四、实验步骤1. 将实验器材准备好并摆放在实验台上。
2. 将导体（如铜丝）连接在电源的正负极上。
3. 将电流表连接在导体的一端。
4. 打开电源，调节电流大小，并记录下电流表的读数。
5. 观察导体的温度变化，并记录下来。
6. 关闭电源，等待导体冷却后，重复以上实验步骤，改变电流大小，并记录数据。
五、实验结果与分析根据实验步骤，我们可以得到一系列不同电流大小下导体的温度变化数据。
通过对数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 当电流通过导体时，导体的温度会随之升高。
2. 随着电流增大，导体的温度升高速度也会增大。
3. 导体温度的升高与电流大小之间存在一定的线性关系。
六、实验原理电流通过导体时会产生热效应的原理是电阻产生的能量损耗被转化为热能。
当电流通过导体时，导体的原子和离子会因为电子的碰撞而产生振动，使导体的温度升高。
根据电阻热效应公式，可以得到电流通过导体时的热量计算公式：Q = I^2 * R * t其中，Q表示热量，I表示电流大小，R表示导体的电阻，t表示通过导体的时间。
七、实验注意事项1. 实验过程中应注意安全，避免触电或烫伤。
2. 实验中电流过大时应格外小心，以免导体过热甚至熔化。
3. 实验结束后应及时关闭电源，避免浪费电能和发生意外。
八、实验总结通过本次实验，我们验证了电流的热效应，并探讨了其原理。
实验结果表明，电流通过导体时会产生热量，且热量与电流大小成正比。
电流的热效应不仅在实验室中有着广泛的应用，也在日常生活中发挥着重要作用，比如电炉、电热水壶等。
九年级物理 第15章 电功和电热 同步辅导 电流的热效应知识赏析
科学探究：电流的热效应一、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R 1、R 2（R 1>R 2）,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（3①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R 1）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R 1）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。
电流的热效应实验
电流的热效应实验电流的热效应是指当电流通过导体时，由于导体的电阻会产生热量。
这一现象被广泛应用于各种电器设备中，例如电炉、电热水壶等。
为了进一步了解电流的热效应，我们可以进行一系列的实验来观察和测量热效应的具体表现。
我们需要准备一些实验材料和仪器。
材料包括导体（如铜线）、电源、电阻丝等。
仪器包括电流表、电压表、温度计等。
接下来，我们可以按照以下步骤进行实验：第一步，连接电路。
将电源的正负极分别与导体的两端相连，确保电流可以顺利通过导体。
第二步，测量电流和电压。
通过电流表和电压表可以分别测量电流和电压的数值。
在实验过程中，我们可以改变电流的大小，观察电流和电压之间的关系。
第三步，测量温度变化。
将温度计接触导体，记录下导体的初始温度。
然后，打开电流，使电流通过导体一段时间后，再次测量导体的温度变化。
通过实验数据的收集和分析，我们可以得到一些有趣的结论。
首先，我们发现当电流通过导体时，导体会发热。
而且，随着电流的增大，导体的发热量也会增加。
这说明电流的大小和导体的发热量之间存在着一定的关系。
此外，我们还观察到导体的温度随着时间的增加而升高，这进一步验证了电流的热效应。
在实验中，我们还可以探究一些其他的问题。
例如，我们可以改变导体的材料，比较不同材料导体的发热特性。
我们可以使用不同大小的导体，观察导体的发热是否与导体的尺寸有关。
我们还可以测量电流通过不同长度的导体时的发热量，以探究导体长度对热效应的影响。
通过这些实验，我们可以更深入地了解电流的热效应，并且可以应用这些知识到实际生活中。
例如，在电炉中，我们可以利用电流的热效应来加热食物。
在电热水壶中，电流的热效应可以将冷水加热成热水。
此外，电流的热效应还可以用于控制温度，例如在恒温水浴中，可以通过调节电流的大小来控制水的温度。
电流的热效应是一个重要的物理现象，通过实验我们可以更深入地了解和应用这一现象。
通过收集实验数据和分析结果，我们可以得出各种结论，并且可以进一步探究其他相关问题。
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一台电吹风的线圈电 阻为25欧,工作时通 过线圈的电流为7A, 加在它两端的电压为 220V,那么电流在 5min内做的功和产生 的热量分别是多少?
�
三,电流的热效应
电流通过导体,导体会发热,这种现象叫 做电流的热效应.在这一现象中,电能转 化为内能. 利用电流热效应工作的用电器: 电炉,热得快,电水壶,电热毯,电暧器, 电烙铁,电焊机,电饭锅等.
2009年12月Q
2,电吹风
电能 内能 机械能 W=Q+E机械能
一台电吹风的线圈电 阻为25欧,工作时通 过线圈的电流为7A, 加在它两端的电压为 220V,那么电流在 5min内做的功和产生 的热量分别是多少?
实验探究
焦耳定律:电流通过导体所产生的热 量,跟电流的平方成正比,跟导体 电阻成正比,跟通电时间成正比.
Q = I Rt
2
焦耳是英国物理学家. 焦耳是英国物理学家.他一生的 是英国物理学家 大部分时间是在实验室里度过的. 大部分时间是在实验室里度过的. 1840年 1840年,焦耳通过大量的实验终于 确定了电流产生的热量跟电流的平 方成正比,跟导体的电阻成正比, 方成正比,跟导体的电阻成正比, 跟通电时间成正比, 跟通电时间成正比,这个规律就是 焦耳定律. 焦耳定律. 焦耳致力于热功当量的精确测定 40年之久 他用实验证明" 年之久, 达40年之久,他用实验证明"功" 热量"之间有确定的关系, 和"热量"之间有确定的关系,为 热力学第一定律的建立确定了牢固 的实验基础. 的实验基础.