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第三节 电流的热效应
第十三章 电能和电功率
第三节 电流的热效应
观察与思考
台灯工作一段时间后灯泡会发烫；给电热水壶通电可以给水加热；给电烤箱通电可以把食物烤熟，这些热量是从哪里来的？
知道电流的热效应与哪些因素有关。
02
结合生活实例，认识电流的热效应。
01
学习目标
理解焦耳定律，会用焦耳定律进行简单的计算。
03
电流的热效应
什么是电流的热效应？
电流通过导体时会产生热量，将电能转化为内能这种现象叫作电流的热效应。
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热
刚刚发光的灯泡并不热，过一会儿就会烫手，这是为什么？
问题与思考
问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
猜想：与电阻、电流、时间有关
设计实验：
当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
用什么方法去观察那些不可见的物理量？
电流的热效应与哪些因素有关
控制
变量法
转换法
实验1：研究电热与电阻关系
R1=5 Ω
R2=10 Ω
A
条件：容器相同，I相同，t相同
结论：I和t相同时，R越大，Q越多。
现象：B中液面上升多
5 Ω
5 Ω
5 Ω
A
B
实验2：研究电热与电流关系
I = 2I1
A
I
R=5 Ω
R=5 Ω
R=5 Ω
I1
结论：R和t相同时，I越大，Q越多。
现象：D中液面上升多
条件：容器相同，R相同，t相同
5 Ω
5 Ω
5 Ω
C
D
实验视频
实验表明：导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，电流的热效应就越显著。
焦耳定律
Q = I2Rt
内容：电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
公式：
补充说明：电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，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=I2Rt
电热
W=UIt
电能
什么情况电热会小于电能呢？
焦耳定律
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，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。
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热
导线和电炉丝串联，通过它们的电流是一样的，而电炉丝的电阻比导线的电阻大得多，根据焦耳定律Q=I Rt可知，在相同时间内电流通过电炉丝产生的热量比通过导线产生的热量大，因此电炉热得发红而导线却几乎不发热。
思考与讨论
练一练
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V 的电源两端，在 5 min内共产生多少热量
I =
U
R
解：
=
36V
60Ω
= 0.6A
Q = I2Rt
= (0.6A)2×60Ω×5×60s
= 6480J
答：在5min内电阻丝共产生热量6480J。
额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事
前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
思考与讨论
电流热效应的应用及危害防止
1.电流热效应的应用
利用电热孵化器孵小鸡
电热器都是利用电流的热效应工作的。
用于加热
用电器工作时，都不可避免地发热。这是电流热效应的表现，它既会浪费能源，又会由于升温使用电器有被烧毁的危险，因此很多用电器采用设置散热孔、散热片或在发热部位安装风扇等方法散热。
2.电流热效应危害的防止
电脑的微型风扇
电视机的后盖
拓展：电能和电热的关系
纯电阻电路：
消耗的电能全部转化为内能
纯电阻电路电热计算式
Q = I Rt
W = UIt
=
U2
R
纯电阻电路电能计算式
W = I2Rt
100%转化
电能
W = UIt
非纯电阻电路：
消耗的电能一部分转化为内能
电热
Q = I Rt
其他形式的能量
某电动机上标有“220V 2A”它的线圈电阻为5 ，当它正常工作1min后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？
解：消耗的电能 W总=UIt=220V×2A×60s=26400J
线圈中产生的热量 Q=I2Rt=(2A)2×5 ×60s=1200J
得到的机械能 W机=W总-Q=26400J-1200J=25200J
练一练
电流的热效应
电流的热效应
电流通过导体会发热
焦耳定律
课堂小结
电流的热效应与哪些因素有关
表述：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比
公式: Q = I2Rt
Q = I2Rt 的推导公式的应用
与电流、电阻、通电时间有关
电流热效应的应用及危害防止
A
1．将一台“220V 100W”的电风扇，一个”220V 100W“ 的充电器，一把“220V 100W ”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过他们时产生热量最多的是
（ ）
A．电烙铁 B．充电器
C．电风扇 D．一样多
随堂训练
B
2．现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压220V的电路中，相同时间内，它们发热情况是
（ ）
A．甲放热多 B．乙放热多
C．同样多 D．无法判断
3．一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是121Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10 min产生多少热量？
因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以
Q=W=Pt=400W×10×60s=240000J
解：
P额 = = =400W
U额2
R
(220 V)2
121 Ω
答：它的额定功率为400W，在额定电压下10min产生热量240000J。
4．某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
解：
P = = = = 1.1×103 W
W
t
Q
t
6.6×104J
60s
R= = =44 Ω
P
I2
1.1×103 W
(5A)2
答：这台电烘箱的电功率为1100W，电阻丝工作时的电阻为44Ω。

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