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第3章
能量转化与守恒
第6节 电能
第4课时 常用电热器
一、电流的热效应
电流的热效应
1
电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。
概念：
电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。
实质：
各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的。
应用：
常见的电热器
2
电热的利用与防止
3
电热的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
缺点：①在家庭电路中，由于长期的电流热效应，导线外的绝缘层会加速老化，甚至会烧毁绝缘层而引发火灾；
②电流的热效应会影响家用电器的使用性能和寿命。
二、电热跟哪些因素有关
电流通过导体会产生热，电流通过导体产生的热的多少与哪些因素有关？
探究：电热跟哪些因素有关
1.猜想与假设
2.实验方法
(1)可能与导体电阻的大小有关，R越大，Q越大。
(2)可能与电流的大小有关，I 越大，Q越大。
(3)可能与通电时间的长短有关，t 越大，Q越大。
控制变量法、转换法
3.实验器材：煤油、电阻丝R甲烧瓶与玻璃管相当于液体温度计，只要比较2根玻璃管内液面上升的高度，就可以比较出液体温度上升的高低，进而比较2根电阻丝放出热量的多少。
转换法
4.设计并进行实验
（1）研究电阻大小对电热的影响
控制电流和通电时间相同，
电热丝的电阻不同。
① 将2根不同的电阻丝串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置。
④ 比较2根玻璃管内液面上升的高度，可以得出：当电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。
② 闭合开关，记下电流表的读数。
③ 经过一段时间后，标出2根玻璃管内液面的位置。
（2）研究电流大小对电热的影响
控制电阻和通电时间相同，改变电路中的电流。
⑦ 与上次该玻璃管内液面上升的高度相比，可以推测得出：当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越多。
⑤ 当2根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关，记下电流表的读数。
⑥ 经过与第一次相同时间的通电后，标出甲瓶（或乙瓶）玻璃管内液面的位置。
5. 实验结论
电热跟电阻、电流和通电时间有关。
①电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热越多。
②电阻和通电时间相等时， 电流越大，电流产生的热越多。
③电流和电阻相等时，通电时间越长，电流产生的热越多。
显然，通电的时间越长，电流产生的热量就越多。
三、焦耳定律
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。
这个规律叫做焦耳定律，它是由英国科学家焦耳最先发现的。
1.焦耳定律的内容
2.焦耳定律的公式
P=I2Rt
电流 I 的单位是安（A），电阻 R 的单位是欧（ ），时间 t的单位是秒（s）。
1 J=1 A2 Ω s。
思考与讨论
电吹风机工作时电能转化成内能和机械能；
电熨斗工作时电能全部转化成内能， 电熨斗工作时可以认为是将电能全部转化成了内能。
（1）电吹风机和电熨斗通电时都会发热，哪种用电器可以认为是将电能全部转化成了内能？
若电流做的功全部用来产生热量即:Q = W
又∵W = UIt
根据欧姆定律U = IR
∴Q = W = UIt = I2Rt
（2）利用电功公式和欧姆定律推导焦耳定律的公式
3.焦耳定律的应用
（1）在加热状态下，电饭锅正常工作30分钟产生多少热量？
（2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率多大？
例：下图是电饭锅的电路图。电饭锅工作时有两种状态：当自动开关S接通时，电饭锅处于加热状态，将锅内的水加热直到烧开；当自动开关S断开时，电饭锅处于保温状态。图中R2是加热用的电热丝，阻值为55欧；R1是电阻，阻值为145欧。试求:
解：（1）在加热状态下， 开关S接通，电路中只接入了电热丝R2，
通过R2的电流：
根据焦耳定律， R2上产生的热量：
Q=I2R2t=（4 安）2×55 欧×30×60 秒=1.584×106 焦
（2）在保温状态下，开关S断开，电阻R1与电热丝R2串联，
假设此时电路中的电流为I′，根据串联电路的电压特点：U=U1+U2=I′R1+I′R2
电饭锅消耗的功率：P′=U I′=220 伏×1.1 安=242 瓦
电能全部转化为内能时，计算电热用什么公式？
电能没有全部转化为内能时，计算电热用什么公式？
（1）电能全部转化为内能（纯电阻电路）时，计算电热的公式：
（2）电能没有全部转化为内能（非纯电阻电路）时，Q=I2Rt 。
纯电阻电路中，电流做多少功，就将多少电能转化成内能。
思考与讨论
一、电流的热效应
1.电流的热效应
概念、实质、应用
2.常见的电热器
3.电热的利用与防止
课堂小结
二、电热跟哪些因素有关
电流产生的热量多少与电流大小、电阻大小以及通电时间的长短都有关。
①电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热越多。
②电阻和通电时间相等时， 电流越大，电流产生的热越多。
③电流和电阻相等时，通电时间越长，电流产生的热越多。
三、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=I2Rt
3.计算电热
（1）纯电阻电路
（2）非纯电阻电路 Q=I2Rt
课堂测评
1.下列常见家用电器中不是利用电流热效应工作的是（ ）
A. 电炉　
B. 电动机
C. 电饭锅
D. 电熨斗
B
2.关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是（ ）
A.根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B.根据 可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C.根据Q=UIt可知，相同时间内产生的热量与电阻无关
D.根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
课堂测评
D
课堂测评
3.电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为（ ）
A.导线的绝缘皮隔热
B.导线散热比电熨斗快
C.通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D.导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
D
课堂测评
Q = I2Rt =(0.6安)2×60欧×5×60秒 =6480焦
4.一根阻值为60欧的电阻丝接在电压为36伏的电源两端，在5分钟内共产生多少热量
解:
I =　 =　　　= 0.6安
U
R
36 伏
60 欧
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