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第六章 电 能
华师大版九年级上册
第1节 电能的转化（3）
－－－电流的效应
教学目标
科学观念：知道电流的热效应及其应用；知道电流产生的热量与
电流、电阻和通电时间的关系；了解焦耳定律；知道电流的化
学效应；
科学思维：在与小组成员合作完成实验中、在班级讨论交流中，
培养学生的交流与合作的意识和能力；
探究实践：在引领学生认知的过程中，培养学生的实验设计能
力、动手能力、观察能力、分析推理能力和表达信息的能力。
态度责任：在探究过程中，进一步强化积极动手、认真观察、动
脑思考的探究习惯。
新知导入
1、电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？你知道这是为什么吗？
2、电脑使用一段时间后，用手触摸屏幕后侧，有什么感觉？
3、电水壶为什么通电后可烧开水？
电风扇、电脑、电水壶都是家用电器，其中的导体通电后都会发热。这是电流的热效应。
电流的三大效应：热效应、磁效应、化学效应。
新知讲解
电流的磁效应：
任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。
最有贡献的研究者：丹麦物理学家汉斯·奥斯特
一、电流的磁效应：
新知讲解
二、电流的热效应：
1、电流的热效应：
电流流过导体时,导体会发热的现象，称为电流的热效应。
2、能量转化：
电能转化为热能。
3、实质：
电流通过导体发热，实质上就是
电流做功而消耗电能，产生了热量，
即电能转化为内能的过程。
视频：
电流的热效应
（点击图片播放）
活动
感受电流通过导体时的发热现象：
（1）按图连接成实验电路，图中R为一线绕电阻，阻值约为10Ω，电池组电压 4.5 V，电流表采用 0～0.6 A量程。
（2）闭合开关，观察电流表示数，并用滑动变阻器调节控制电流约0.3 A。通电 20 s，断开开关，用手指触摸电阻R，你有什么感觉？
（3）断开开关，待R冷却后，再闭合开关改变滑动变阻器滑片的位置，使通过R的电流增大1倍，通电20s，再次触摸电阻R，你的感觉有什么不同？
（4）在（3）的基础上，如果不改变电流，使通电时间
增加1倍，则又如何？
用手指触摸，感觉电阻R发热温度升高。
再次触摸电阻R，感觉电阻R的温度比第一次更高。
再次触摸，感觉电阻R的温度比第二次更高。
结论：
比较上述实验现象，可知：
电流通过导体时，导体会发热，且电流产生的热量与电流大小，通电时间长短等因素都有关。
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；
电阻和电流相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。
科学家小注
焦耳及焦耳定律
英国物理学家焦耳是一位靠自学成才的科学家。 焦耳于1840年发表文章，介绍他用四种实验方法测定热和功转换的数量关系，其中一种方法是利用通电金属丝放出的热量使水被加热，根据水温的升高算出水所吸收的热量，从而发现了焦耳定律。
焦耳定律指出：通电导体产生的热量Q与通过导体的电流I的
平方、导体的电阻R和通电时间t成正比。
用公式表示，焦耳定律可写成： Q=I2Rt
1843年，焦耳写了《水电解放热》一文，指出不论仪器如何
安排，线路中所需的全部热量，等于电池化学变化所放出的能量。
同年他又发表文章明确指出，自然界的能量是不能消灭的，什么
地方消耗了机械能，总能得到相当的热量。这导致建立了能量守恒定律。
为纪念焦耳在热学、电学和热力学方面的贡献，国际单位制中把能、功以及热量的单位统一规定为焦耳，简称焦（J）。
新知讲解
4、焦耳定律：
（1）焦耳定律：
通电导体产生的热量Q与通过导体的电流I的平方、导体的电阻R和通电时间t成正比。
（2）计算电热公式：
Q=I2Rt （适用于任何电路）
[其中，I为通过导体的电流，单位：安培（A）；R为导体的电阻，单位：欧姆（Ω）；t为通电时间，单位：秒（S），则Q表示电流产生的热量，单位：焦耳）]
（3）电热的单位：
焦耳，简称焦，符号J。
（焦耳也是能量和功的单位）。
讨论交流
说一说，下列各种家用电器的共同点。
电饭煲
电熨斗
电热水壶
电热毯
都是利用电流的热效应工作的。
电热器
新知讲解
5、电流热效应的应用：
1）电热器：
利用电流的热效应工作的装置。
常见的电热器：电饭锅、电烤箱、电热水壶、电热毯等；
2）白炽灯：
白炽灯也是利用电流热效应工作的：
当电流通过抽去空气的灯泡中的钨
丝时，灯丝温度可达2800℃而达到白炽
状态，于是产生发光现象。
新知讲解
3）炼钢工业中的电炉炼钢:
利用电弧放电时产生的1×104℃高温，熔化铁及其他原料以冶炼特种钢, 这是利用了电流的热效应。
4）宇航员穿着的宇航服 内保持恒温的装置，家用的电熨斗、电烤箱等电热设备也都是利用了电流的热效应。
新知讲解
三、电流的化学效应
1、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。这种效果叫做电流的化学效应。
2、电流化学效应的典例：
如电解水、电解、电镀、电离等就属于电流的化学效应的例子。
新知讲解
3、在电流的化学效应中存在着电能和化学能的转化。
（1）铅蓄电池：
实验室与我们日常生活中常用的铅蓄电池，则是电能与化学能可以双向转换的装置。
蓄电池充电时，电能转化为化学能；
蓄电池放电时，化学能转化为电能。
（2）干电池：
干电池则是利用化学能转化为电能的电源装置。
科技社会
电的应用与社会发展
1831年8月29日，英国的法拉第发现了电磁感应现象，同年10月28日，法拉第又制成了最原始的发电机－－圆盘发电机。
德国发明家西门于1866年，提出在感应电机中用电磁铁取代永久磁铁，并发明了自激励发电机，大大提高了发电效率，这一技术开创了电机发展的新阶段。西门子于1879年在柏林举办的贸易展览会上，展示了世界上最早的有轨电车。
美国发明家爱迪生于1868年发明了电动选举记录器；1873年他设计制造了二重发报机，能 在一条线路上发两个消息，1874年他又制造出四重发报机。1877—1878年，爱迪生发明了碳精受话器，改良了电话机，使送话距离达107英里，同一时期他还发明了留声机；爱迪生先后找了1600多种耐热材料，做了几千次试验，终于在1879年10月，他用碳丝做成的白炽灯连续 点亮了15个小时，制成了第一个可供实用的电灯；1883年3月，爱迪生发现炽热灯丝发射热电子的现象，后人称之为“爱迪生效应”；1888年，他发明了 电影摄影机。
小资料
交流电的有效值
由于输电的方便，发电厂都以交流电（AC）作为工业和民用的电力供应。
交流电是大小和方向都随时间周期性变化的电流。我国民用照明电路的电压规定为220V，频率为50Hz，即交流发电机的电枢线圈每分钟转动3000次。
人们平时所说家庭电路的电压为220V是指交流电压的有效值，所谓有效值是指交流电与某一直流电相比较，在相同时间内在同一电阻上产生的热量相等；这就是说交流电的有效值是从与直流电产生相同的热效应来定义的，平时所说的某一交流电压值或交流电流值都是指交流电的有效值。
课堂练习
1、电流通过电动机做功的过程中，电能转化为 能；电流通过电灯时，灯丝炽热发光，电能转化为 能和 能。电流通过电炉时，电能主要转化为 能；电流通过电风扇时，电能主要转化为 能；给蓄电池充电时，电能主要转化为
能。
其他形式的
热 光
热
机械
化学
课堂练习
2、用焦耳定律公式Q=I2Rt计算电流产生的热量，这个公式适用于（ ）
A.纯电阻性用电器，如白炽灯、电炉等
B.电动机、电风扇等家用电器
C.电解、蓄电池充电等
D.对任何用电器都适用
D
课堂练习
3、将光敏电阻R和定值电阻R0、电流表、电压表连成电路，接在9V的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系见表：(“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为“E”，单位坎德拉，符号为“cd”)
　
分析表中数据可知，光强E＝1.5cd时，光敏电阻的阻值
R＝ Ω，此时电流表的示数为0.5A，则通电1min，R0上产生的热量为 J。
12
90
课堂练习
4、如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是(　 　)
A．甲中两个电阻串联只是为了保证流过两个电阻的电流相等
B．甲通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1∶2
C．乙是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
D．乙通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1∶4
B
课堂练习
5、如图所示电路中，当开关S分别与“1”“2”“3”接触时，各自出现什么现象？出现的现象分别利用了电流的什么效应？
　
(1)与“1”接触现象： ，效应： 。
(2)与“2”接触现象： ，效应： 。
(3)与“3”接触现象： ，效应： 。
电铃响 电流的磁效应
灯泡发光 电流的热效应
发生化学反应 电流的化学效应
课堂练习
6、在如图所示的电路中，电源电压保持不变，当开关S由断开到闭合，电流表两次示数之比是1∶5。R1与R2的阻值之比和闭合S后产生的热量之比分别是(　 　)
　
A．4∶1； 1∶4　　　　 　 B．1∶4； 4∶1
C．1∶5； 5∶1 D．5∶1； 1∶5
A
课堂练习
7、如图甲、乙所示，相同容器中装了质量都为2kg的纯净水，用不同电加热器加热，设加热器放出的热量全部被水吸收，得到如图丙所示的水温与加热时间的图象，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。下列说法正确的是（　　）
A．加热相同时间，两杯水吸收的热量相同
B．加热器1和加热器2的功率之比是3：2
C．吸收相同的热量，甲杯中水的末温比乙杯的高
D．加热1min时，甲容器中的水吸收热量为1.68×105J
B
课堂练习
8、如图装置，在两相同烧瓶内装满等量煤油，瓶塞上各插入一根粗细相同的玻璃管，瓶内装入粗细、材料相同的电阻丝R甲和R乙，R甲长度大于R乙，闭合开关，经过一段时间t1后，甲玻璃管液面上升高度h甲____(选填“大于”或“小于”)乙玻璃管液面上升高度h乙。断开开关，当两根玻璃管液面回到原来高度后，向右移动滑片，再闭合开关，则甲玻璃管液面上升高度h甲所需时间t2____t1(选填“大于”或“小于”)。
大于
大于
课堂总结
电流的效应及应用
1、电流的效应
2、电流的热效应：
电流通过导体时，出现发热现象；
电热器：利用电流热效应工作的装置。
焦耳定律：通电导体产生的热量Q与通过导体的电流I的平方、导体的电阻R和通电时间t成正比。
Q=I2Rt （适用于任何电路）
3、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。
例子：电解水、电镀、电离等
铅蓄电池：电能与化学能可以双向转换的装置。
充电时，电能转化为化学能；
放电时，化学能转化为电能。
板书设计
电流的效应及应用
1、电流的磁效应
2、电流的热效应：
电热器
焦耳定律： Q=I2Rt
3、电流的化学效应：
铅蓄电池：
充电时，电能→化学能；
放电时，化学→电能。
作业布置
1、复习本课时主要内容；
2、完成作业本中相应内容练习；
3、完成学案中“课后巩固”；
4、复习“6.1”电能的转化全部内容。
谢谢
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