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16.4 科学探究：电流的热效应
知识点1：电流的热效应
1.实验探究
电炉、电焊、电饭锅等家用电器是怎样工作的呢？
电炉、电焊、电饭锅等家用电器通电时都会发热，它们都是利用 来工作的。
电流通过导体时 能转化为 能的现象叫做电流的热效应。
答案：电流的热效应 电 内
实验探究：电流产生的热量与哪些因素有关
提出问题：电流产生的热量跟哪些因素有关呢？
进行猜想 提出假设：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？
设计实验 验证假设：在三个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。
如图所示，在烧瓶甲、乙中盛等量的煤油，温度计显示煤油的温度。烧瓶甲中是铜丝，电阻较小，烧瓶乙中是镍铬合金丝，电阻较大。两瓶中金属丝串联起来接到电源上。
1.电流和通电时间相同时，观察哪个瓶中的煤油温度上升得多，从中得出什么结论？
2.通电时间和电阻相同时，观察哪个瓶中的煤油温度上升得多，从中得出什么结论？
2.规律总结
（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 。
（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 。
（3）在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越 。
答案：（1）多 （2）多 （3）多
3.知识拓展
（1）电流产生的热量与电阻、电流和通电时间有关，在探究电流产生的热量与这些因素的关系时，应该用控制变量法来设计实验方案、分析实验数据、表述实验结论。
（2）实验中，用温度计的示数大小表示电阻放出热量的多少，这种研究问题的方法就是转化法。
例1 如图所示，是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R，合上开关后，通过它们的 相同；若两瓶中盛有质量、初温均相同的同种液体，经过相同时间后 （选填“左”或“右”）瓶里液体的温度更高。
解析：两电阻丝串联，通过它们的电流相等，通电时间相同。在电流、通电时间相同的情况下，导体的阻值越大，导体产生的热量也就越多，温度计的示数也就越高。右瓶中电阻丝的阻值是左瓶中电阻丝阻值的2倍，因此右瓶中温度计的示数更高．
答案：电流 右
跟踪训练
1.电炉中电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为（ ）
A.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
B.导线的绝缘皮隔热
C.导线散热比电阻丝快
D.导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量很少
2.如图所示机器工作时应用电流热效应的是（ ）
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3.白炽灯是根据电流的 效应工作的。灯丝做成螺旋状是为了 （选填“增大”或“减少”）散热，以便更好地发光。
知识点2：焦耳定律
1.规律总结
（1）内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟 成正比，跟
成正比。
（2）公式： 。
（3）单位：J；1J=1 。
答案：（1）电流的二次方 导体的电阻 通电时间 （2）Q=I2Rt （3）A2·Ω·s
2.知识拓展
焦耳定律的推导：
电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt。
根据欧姆定律可知U=IR，用IR换下U，就得到Q=I2Rt。
例2 某电热器有两根电阻丝，只给一根通电，煮沸一壶水用的时间为t1；只给另一根通电，煮沸同样一壶水用的时间为t2。若两根电阻丝并联接到原来的电源上，煮沸同样一壶水需用的时间为t，则（ ）
A.t=t1+t2 B.
C.t＞t1 D.t＞t2
解析：加热时间为t1时，所需电阻丝的电阻为R1，有，即；加热时间为t2时，所需电阻丝的电阻为R2，有，即；两电阻并联时，有，即。两电阻并联，就有，即，进一步推理，得。
答案：B
跟踪训练
4.将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ）
A.三个用电器产生的热量相同 B.电风扇产生的热量最多
C.电烙铁产生的热量最多 D.电视机产生的热量最多
5.如图所示的电路中，电源电压保持6V不变，电阻R1=10Ω，R2=20Ω，闭合开关S，则R1消耗的电功率为 W；若通电30s，电阻R2产生的热量为 J．
6.某电熨斗内有R1、R2两段发热丝，其简化电路如图，它在220V或110V电压下都能正常工作：110V时将S打至1挡，220V时将S打至2挡，这两种情况下电熨斗的电功率均为1100W。则电熨斗在220V电压下正常工作的电流是 A，两发热丝的电阻之比R1：R2为 。
跟踪训练参考答案
1.D
2.A
3.热 减少
4.C
5.0.4 24
6.5 1：4

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