九年级物理上册 16 电流做功与电功率 科学探究 电流的热效应 新版沪科版1

九年级物理上册 16 电流做功与电功率 科学探究 电流的热效应 新版沪科版1

电流通过导体时电能转化成内能（热能） 这些用电器工作时的共同点是什么 ? 第四节 科学探究：电流的热效应 电热毯 电熨斗 电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。 电炉 电流的效应是指电流的热效应、化学效应和磁效应。 电流的热效应 : 电流通过导体要发热 , 这叫作电流的热效应。例如 , 电灯、电炉、电烙铁等都是应用电流的热效应的例子。 电流的化学效应 : 电流通过导电的液体 , 会使液体发生化学变化 , 产生新的物质。电流的这种效果叫作电流的化学效应。例如 , 电解、电镀、电离等就属于应用电流的化学效应的例子。 电流的磁效应 : 给绕在软铁芯周围的导体通电 , 软铁芯就产生磁性 , 这种现象就是电流的磁效应。例如 , 电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的。 【 拓展延伸 】 电流的效应 电流产生的热量与哪些因素有关 猜想：与电流产生的热量有关的因素 现象一、 灯泡通电后,在刚开始通电不是很热,可过了一会就很热。 现象二、通电后电阻丝热的发红而电源线温度没有太 大的变化。 电流 I ，电阻 R ，通电时间 t 现象三、电饭锅的通电后必需按下加热（煮饭 ) 按钮 开关才能煮熟饭。 控制电流 I 、时间 t 相同 : 研究电阻 R 变化→ 对电热 Q 的影响 控制电阻 R 、时间 t 相同 : 研究电流 I 变化→对电热 Q 的影响 控制电阻 R 、电流 I 相同 : 研究时间 t 变化→对电热 Q 的影响 控 制 变 量 法 探究实验用什么物理方法？ 电流通过导体产生热量 , 其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？ 既看不见也摸不着的科学量 既看得见也能测量的科学量 转化 转化 让电流产生的热量被液体吸收，通过观察液体的热膨胀（观察玻璃导管内的液柱升降）来测量。 控制电阻 R 、电流 I 相同 : 研究通电时间 t 变化→ 对电热 Q 的影响 结论： 对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越 ，表明电流产生的热量越 。 每隔一分钟记录一下温度计的示数 高 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 结论： 对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越 ，表明电流越大，电流产生的热量越 。 相同时间内通过 R 的电流为 Ｉ ，移动 R 0 的滑片 , 使通过 R 的电流为 0.5 Ｉ 。比较 R 两次所产热的多少 高 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 结论： 在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越 ，表明电流越大，电流产生的热量越 。 高 多 我们用欧姆定律，能不能推导出电流的热效应跟电阻的关系呢？ P=IU U=IR P=IU=I×IR=I²R 在电流相同的情况下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。 即：在电流相同时，电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多。 结论： 分析论证： 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 焦耳定律 历史上，英国物理学家焦耳做了大量的实验，探究电流产生的热量跟电流的大小、导体的电阻以及通电时间的关系，他于 1840 年最终发现： 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成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 　 2 ． 公式： Q = I 2 Rt  　 　 焦耳（ James Prescott Joule ， 1818 — 1889 ），英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。 3.单位： I -安， R -欧， t -秒， Q -焦。 非纯电阻电路： W 总 ＞ Q ( W 总 ＝ UIt = W 外 ＋ Q ) Q = W = UIt = I 2 Rt 根据欧姆定律 U = IR 又 W = UIt ， 若电流做的功全部用来产生热量即 Q = W 注意： 焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用以下公式来计算热量。 纯电阻电路： W 总 = Q 放 = Pt=UIt = t = I 2 Rt 【例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热，这是为什么? 电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律 Q=I 2 Rt 可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。 【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈 的电阻为2Ω ，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时， 一秒钟消耗的电能为 J，产生的热量为 J。 3800 200 典例精析 【 例 3】 一根 60Ω 的电阻丝接在 36V 的电源上，在 5min 内共产生多少热量？ 已知： R =60 Ω U =36V t =5min 求： Q 解：通过电阻丝的电流为： U I = __ R = 36V 60Ω =0.6A 产生的热量为： Q = I 2 Rt =(0.6A) 2 ×60 Ω ×5×60s =6480J 答： 5min 内共产生的热量是 6480J 。 一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关 当电流、导体的电阻一定时，通电时间越长，产生的热量就越多； 当电流、通电时间一定时，导体的电阻越大，产生的热量就越多； 当电阻、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。 二、焦耳定律 Q = I 2 Rt