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第三节 电热器 电流的热效应
第十五章 电功和电热
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
电热器
影响电流热效应的因素
焦耳定律
知识点
电能表
知1－讲
感悟新知
1
1. 电流的热效应
(1)定义：导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象称为电流的热效应.
(2)实质：电流通过导体发热的过程就是电流做功的过程，即电能转化为内能的过程.
2. 电热器 主要利用电流的热效应工作的装置称为电热器.
知1－讲
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知识拓展
实验室小灯泡和白炽灯发光是电流热效应的应用，将电能转化为内能，其中部分内能转化为光能．现在广泛使用的LED灯是利用半导体材料制成的，是将电能直接转化为光能.
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知1－练
[深圳校级考试] 随着人们生活水平的不断提高，越来越多的用电器进入了我们的家庭. 下列用电器主要利用电流的热效应工作的是( )
A. 洗衣机 B. 电饭煲 C. 电冰箱 D. 电脑
例 1
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解题秘方：电热器是利用电流的热效应来工作的，工作时将电能转化为内能.
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解析：洗衣机工作时主要把电能转化为机械能，
不是利用电流的热效应来工作的；电饭煲是电热器，工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应来工作的；电冰箱主要是用来制冷的，消耗电能的元件是压缩机，工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应来工作的；电脑工作时主要把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应来工作的.
答案：B
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1.[中考·福建] 下列利用电流热效应工作的用电器是( )
A. 电视机
B. 电风扇
C. 空调
D. 电炉
D
知识点
影响电流热效应的因素
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2
实验设计：将两个实验装置分别接到电源两端，实验现象如图1 甲、乙所示.
知2－讲
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论证思考 根据如图所示的实验信息可以得出什么结论？说明分析论证的过程.
知2－讲
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论证结果
如图1乙所示的装置，容器中电阻丝的阻值相同，而右侧两段电阻丝并联后，再跟左侧的电阻丝串联，即左侧容器中通过电阻丝的电流比右侧容器中通过电阻丝的电流大，同时观察到左侧U形管中液面高度差大，说明电阻和通电时间相同时，电流越大产生的热量越多.
知2－讲
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示例：如图甲所示装置，两段电阻丝串联，
电流和通电时间相同，电阻大的容器连接的U 形管中液面高度差大，表明这个容器电阻丝产生的热量多．说明电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多.
探究结论：电流产生的热量和电阻、电流以及通电时间有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流产生的热量越多．
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知2－练
用如图2 所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”. 两瓶中的镍铬合金丝是从同一根上剪来的，只是A 瓶中的较长，B 瓶中的较短.
例2
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解题秘方：探究电热影响因素时，运用串联电路的电流相等来控制电流和通电时间相同．通过相同的烧瓶装相同的液体来比较产生电热的多少.
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(1)两瓶内的液体应是质量________、温度相同的同种液体. 在煤油和水中，应选择煤油，因为它的________ ，吸收相等热量后温度变化明显.
相等
比热容小
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解析：为探究影响电流热效应的因素，根据控制变量法，应控制两液体的质量相等，液体种类相同，为使实验时现象明显些(即液体升温应快一些)，应选用比热容小的煤油进行实验；
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(2)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，闭合开关，可以探究电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与________的关系. 通电一段时间后，可以观察到的现象是___________________________.
电阻
A 瓶中温度计的示数升高得多
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解析：图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，电阻RA ＞ RB，所以可探究电流通过电阻产生的热量与电阻的关系；该实验是通过观察温度计示数的变化来反映电阻放出热量的多少；由于通过两电阻的电流相等，且电阻RA ＞ RB，根据Q=I2Rt 可知，A 瓶中温度计的示数升高得多；
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(3)本实验用到的科学研究方法是________.
A. 只有控制变量法
B. 只有转换法
C. 既有控制变量法，又有转换法
C
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解析：影响电流通过导体产生的热量的因素有电流、电阻和通电时间，用到了控制变量法；实验中通过温度计的示数变化来比较电热的多少，用到了转换法；所以本实验用到的科学研究方法是既有控制变量法，又有转换法.
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知2－练
2. 如图3 所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置．
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知2－练
四个透明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是( )
A. 将甲装置接入电路可探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系
B. 将乙装置接入电路可探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系
C. 甲装置通电一段时间后，与左侧容器相连的U 形管液面高度差变化更明显
D. 乙装置通电一段时间后，左侧容器内导体产生的热量更多
C
知识点
焦耳定律
知3－讲
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3
1. 内容
电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导
体的电阻成正比，与通电的时间成正比.
2. 公式
(1)基本公式：Q=I2Rt.
(2)推导公式：Q= t=UIt=Pt=W.
知3－讲
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推理思考 公式Q= t=UIt是如何推导出来的？
推导结果
将欧姆定律公式变形得U=IR，代入焦耳定律公式，则有Q=I2Rt=IRIt=UIt.同理将欧姆定律公式代入焦耳定律公式，则有Q=t .
知3－讲
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4. 电热计算的要点
(1)焦耳定律公式Q=I2Rt 普遍适用；推导公式Q=t=UIt=Pt=W，只适用于电能全部转化为内能的电路(俗称纯电阻电路)．
(2)用焦耳定律公式及其推导公式计算时，电压的单位是V、电流的单位是A、电阻的单位是Ω、时间的单位是s，计算结果热量的单位才是J.
知3－讲
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5. 拓展：电热的利用和防止
(1)电热的利用 ：电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，日常生活中电热器就是利用电流的热效应工作的. 如孵化器、电烤箱、电热毯等.
(2)电热的防止 ：电热会使用电器温度过高，影响用电器的工作、使用寿命，甚至损坏用电器，这就需要散热. 因此很多用电器上采用装有散热孔、散热风扇等方法
散热.
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知3－练
[中考·安徽] 如图4 所示，电源电压保持3V不变，电阻R1=10Ω，R2=20Ω．闭合开关S，则通电100s电阻R1 产生的热量为________J.
例 3
10
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知3－练
解题秘方：由图可知，电阻R1、R2 串联，根据串联电路电阻的特点求出电路中的总电阻，利用欧姆定律计算出电路中的电流，利用焦耳定律计算出通电100 s 电阻R1 产生的热量.
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知3－练
解析：由图可知，电阻R1、 R2 串联，根据串联电路电阻的特点可知，电路中的总电阻R=R1+R2=
10 Ω+20 Ω=30 Ω；电路中的电流I= = =0.1 A；通电100 s 电阻R1 产生的热量Q=I2R1t=
(0.1 A)2×10 Ω×100 s=10 J.
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3. 如图5 所示的实验装置，是用来探究电流通过导体产生的热量与_______的关系， 若通过R1 的电流为1 A，通电时间为10 s 时，R1产生的热量为_______ J.
电阻
50
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知3－练
[成都校级期末] 电饭煲、电水壶和电熨斗分别标有“
220V 1000W”“220V 1800W”“220V 500W”的字样，它们各自正常工作相同时间， ________(填“电饭煲”“电水壶”或“电熨斗”)产生的热量最多．标有“220V 500W”字样的电熨斗正常工作0.2h, 电流通过电熨斗产生的热量为________J.
例4
电水壶
3.6×105
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解题秘方：电饭煲、电水壶和电熨斗三个用电器都为纯电阻用电器，消耗的电能全部转化为内能，用电器正常工作时的功率和其额定功率相等，根据Q=W=Pt 比较相同时间内三个用电器消耗电能的多少以及计算电熨斗产生的热量．
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解析：三个用电器中电水壶的额定功率最大， 则根据Q=W=Pt 可知，在相同时间内，产生的热量最多. 电熨斗正常工作0.2 h 产生的热量Q=W=
P 电熨斗t=500 W×0.2×3 600 s=3.6×105 J.
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知3－练
4. 一个标有“220 V 1 000 W” 的电热器，接在220 V 的电源上工作0.5 h, 消耗的电能是 _______kW·h, 产生的热量是_______J．
0.5
1.8×106
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如图6 所示的电路中，电源电压保持不变，灯L 标有“6V 3.6W”字样. 闭合开关S，
灯L 正常发光，电流表示数为
0.9A，则电源电压为______V，
通电5min定值电阻R 产生的
热量是______ J.
例 5
6
540
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解题秘方：灯L 正常发光时，其两端电压就是额定电压；根据P=UI 求出通过灯L的电流，根据并联电路的电流特点求出通过R 的电流，根据Q=W=UIt 计算定值电阻R 产生的热量.
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知3－练
解析：由图可知，当开关S 闭合时，灯L 与定值电阻R 并联，电流表测量干路电流；闭合开关S，灯L 正常发光，即电源电压为6 V. 通过灯L 的电流IL= = =0.6 A，通过R 的电流IR=I－IL=0.9 A－
0.6 A=0.3 A，通电5 min 定值电阻R产生的热量Q=UIRt=6 V×0.3 A×5×60 s=540 J.
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知3－练
5.[中考· 成都] 小强同学利用家庭实验室中的器材，设计了一个可调节功率的简易电饭锅， 如图7 所示， 电源电压为6 V，电阻丝R1=5 Ω，R2=15 Ω，
a、b 是两个触点. 闭合开关S，当
开关S1 接通触点______时，电饭
锅的功率更大. 将R2 接入电路工作
3 min 产生的热量是______ J.
a
432
电热器 电流的热效应
电热
影响因素
焦耳定律
利用和防止

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