1、15.4 探究焦耳定律图 1541一 电流的热效应电流通过导体，导体发热的现象叫做电流的热效应二 探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关1实验器材：两个锥形瓶(瓶内装等量煤油，瓶中两根电阻丝 R1、 R2的电阻分别为 5 、10 ，瓶中插入温度计)；滑动变阻器、导线、学生电源、开关和手表等2实验步骤(1)按电路图 1542 甲连接好实验器材，进行实验，通电前，先记下瓶中煤油的初始温度 t0，每经过相同时间(如 1 分钟)，就读出两支温度计的示数图 1542(2)按电路图乙连接好实验器材，进行实验，通电前，先记下瓶中煤油的初始温度t0，移动滑动变阻器，改变电路中电流，经过相同时间，读出两支温度计的
2、示数(3)整理器材3实验结论：在_和_相同时，电阻值较大的电阻产生的热量多当_和_一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多实验还表明，当_和_一定时，通电时间越长，产生的热量越多4评估交流(1)煤油的比热容比水小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高得多，用煤油做实验效果更明显(2)实验中要多测几组数据，便于得出普遍规律(3)实验中通过温度计示数的变化反映煤油吸热的多少，这里应用了转换法(4)研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，应注意运用控制变量法三 焦耳定律1内容：电流通过导体时产生的热量，跟_成正比，跟导体的电阻成正比，跟_成正比2公式：_拓展(1)在串联电路中，电
3、阻产生的热量跟导体的电阻成正比，即 .Q1Q2 R1R2(2)在并联电路中，电阻产生的热量跟导体的电阻成反比，即 .Q1Q2 R2R1四 电流热效应的应用与控制1电流热效应在生活和生产中的应用电饭煲、电热壶、电熨斗、电暖器等都用到了电流的热效应明确判断用电器是否利用电流的热效应工作，主要看它消耗的电能是否主要转化为内能2电热的控制装风扇和散热窗等，是为了加快用电器的散热类型一 电流的热效应例 1 如图 1543 所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是( )A电暖器 B洗衣机 C电风扇 D电视机图 1543方法指导电流通过导体会产生热量，但是对于不同的电路，消耗相同的电能转化成的内能是不同的，
4、如电炉等电热器，可以认为电能全部转化为内能，但是对于电冰箱、电风扇等用电器，只有少部分电能转化为内能。类型二 电热的影响因素例 2 如图 1544 所示的实验装置中，三个相同的烧瓶 A、 B、 C 内部都盛有质量和初温均相等的液体，其中 A、 B 烧瓶中装的是煤油， C 瓶中装的是水， A、 B、 C 瓶中电阻丝的阻值分别为 RA、 RB、 RC，且 RA RB RC.(假设实验中没有任何热损失)图 1544(1)小明用该装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系”，他应该观察比较_两瓶中温度计的示数变化情况，其中_瓶中的液体温度升高得更快一些(2)小红用该装置完成“比较水和煤油吸热升温
5、的情况”的实验，她应该观察比较_、 C 两瓶中温度计的示数变化情况，实验中水和煤油吸热的多少是通过_(选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的该实验中装有_(选填“水”或“煤油”)的烧瓶中温度计示数变化较大实验点拨解答时把握好实验中的探究方法(1)转换法的应用：通过温度计的示数或 U 形管液面高度的变化反映产生电热的多少(2)控制变量法的应用：在探究导体产生的热量与导体电阻的关系时，应该控制通过不同的导体的电流相同、通电时间相同；探究导体产生的热量与通过导体电流的关系时，应该控制同一导体的通电时间相同，改变通过电流的大小类型三 电热的计算例 3 某校物理实践活动小组在老师的指导下，组装了一台
6、电动机测知铜线圈的电阻为 10 ，在电压为 220 V 时测试，1 min 内通过的电流为 4 A.(1)1 min 内电流通过线圈产生的热量是多少焦？下面是小明同学关于此问题的解答过程解： Q W UIt220 V4 A160 s5.2810 4 J.答：该时间内线圈产生的热量是 5.28104 J.上述解答过程是否正确？请你作出判断并说明理由(2)该电动机输出的功率有多大？(不计机械摩擦等)要求写出详细的计算过程易混辨析(1)电热计算的注意事项：在计算电热时，若为纯电阻电路，电能全部转化为内能，此时 QW，故可以利用 QI 2RtWPtUIt t 计算；若为非纯电阻电路，U2R电能只有一部
7、分转化为内能，此时 QW，即 QI 2RtWPtUIt，则只能利用 QI 2Rt 计算电热(2)混淆实际问题中的电功与电热的原因在于不理解常用家用电器工作过程中能的转化如电动机工作时，将电能转化为机械能和内能(此电路为非纯电阻电路)，则有 WW 机Q，其中，电流通过电动机做功 WUIt，电流通过线圈产生的热量 QI 2Rt，关系表达如下注意 当电动机被卡住时，机械能为零，电能全部转化为内能，电热等于电功，此时欧姆定律 I 成立UR类型四 电热器多挡位问题例 4 如图 1545 所示为一台两挡式电热水器的内部简化电路，S 为温控开关，当 S接 a 时电路中的电流为 5 A，当 S 接 b 时电路
8、的电功率为 22 W，求：(1)R1的电阻(2)高温挡时电路的电功率(3)在低温挡工作 10 min，电流通过 R2产生的热量图 1545方法指导电热器多挡位问题该类型题目一般要从 P 入手，可知在电源电压一定时，电阻越小，发热功率越大，U2R挡位越高(1)串联型的两挡电热器往往采用短路式：短路开关断开时电阻串联，电路中的电阻较大，根据 P 可知，此时发热功率较小，电热器处于低温挡；短路开关闭合时，只有一U2R个电阻接入电路，电路中的电阻较小，根据 P 可知，此时发热功率较大，电热器处于U2R高温挡(2)并联型的两挡电热器往往采用单一支路开关式：当支路开关闭合时，两电阻并联，电路中的电阻较小，
9、根据 P 可知，此时发热功率较大，电热器处于高温挡；当支路开U2R关断开时，只有另一条支路上的电阻接入电路，电路中的电阻较大，根据 P 可知，U2R此时发热功率较小，电热器处于低温挡课堂反馈(二十一)探究焦耳定律1.电热器是利用电流的_工作的；在电饭锅、电熨斗、电风扇中，不属于电热器的是_2导体通过电流时会发热，为了探究导体通电时产生的热量与哪些因素有关，某实验小组的同学用通电的电阻丝加热质量和初温都相同的水，并将温度计插入水中，观察加热后的水温三次实验中通电时间相同，实验过程及观察到的现象如图 211 所示，( a)、( b)两图中电流表指针所指刻度相同，电阻丝的电阻 R1R 2.三次实验温
10、度计的示数依次升高请根据实验现象及相关条件归纳得出初步结论图 211(1)分析比较图中( a)与( b)可得出的初步结论是_；(2)分析比较图中( b)与( c)可得出的初步结论是_3电流流过导体时产生的热量，跟电流的_成正比，跟导体的电阻成_，跟通电的_成正比，这个规律叫_，它可以用公式表示为_热量的国际单位是_4把一个电阻为 44 的电炉接入电压为 220 V 的电路中，通电 10 min 产生的热量为_ J连接家庭电路时，要注意检查线路连接处的接触情况若接触不良，电流通过时产生的热量会更多，容易引起火灾因为相比接触良好时连接处的电阻_(选填“更大”或“更小”)5一只电热水壶铭牌上标有“220 V 1100 W”的字样，在额定电压下工作求：(1)正常工作时的电流和电阻(2)通电 5 min 产生的热量