1、六、电流的热效应学 习 目 标知 识 脉 络1.知道电流的热效应跟哪些因素有关(重点)2学会用焦耳定律解决一些实际问题(重点、难点)3知道生活中应用焦耳定律的例子(重点)4掌握节约电能的一些方法一、电阻与电流的热效应1焦耳定律(1)电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比(2)公式：QI2Rt(3)单位：焦耳，符号：J2热功率：把电热器单位时间内消耗的电能叫做热功率PI2R，单位：瓦，符号：W3额定功率是指用电器正常工作时的功率，这时加在用电器两端的电压叫额定电压，通过用电器的电流叫额定电流4能量转化(1)电流通过电动机时，电能主要转化成机械能，只有一部分转化成内能，
2、这时电功率大于热功率(2)电流通过白炽灯泡时，电能全部转化成内能，这时电功率等于热功率二、白炽灯1白炽灯的工作原理利用电流的热效应，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光2内部环境为了避免高温下金属丝迅速氧化折断，灯泡要抽成真空或充入惰性气体1思考判断(1)电流通过导体时产生热量叫电流的热效应()(2)电热器的电阻越大，热功率一定越大()(3)电流通过电风扇时，电能全部转化为机械能()(4)日光灯是白炽灯()(5)白炽灯泡的电功率越大，灯丝越粗()(6)白炽灯在发光时的电阻与不发光时相同()2某电阻的阻值为5 ，通过的电流为2 A，则它在10 s的时间内产生的热量为()A100 JB200
3、 JC20 JD2 JB由焦耳定律：QI2Rt22510 J200 J，故B正确3(多选)下列家用电器在工作时，主要利用电流热效应的是()A电熨斗 B电冰箱C吸尘器D电饭煲AD电熨斗是利用电流做功产生的热量来熨烫衣物的，故主要利用了电流的热效应，故A正确电冰箱是利用电流做功压缩制冷剂，使制冷剂液化，当制冷剂再通过冷凝管时体积膨胀气化而带走冰箱内的热量，故电流做功的过程中电能主要转化为机械能，故B错误吸尘器是通过电流做功带动风扇转动而形成风，从而把灰尘吸进吸尘器，故主要是将电能转化为机械能，故C错误电饭煲是利用电流流过电热丝时释放的热量来对食物进行加热，故主要利用了电流的热效应，故D正确4一台直
4、流电动机的额定电压为U，额定功率是P，电动机内电枢导线的电阻为R，那么它正常工作时的电流是()A等于 B等于C大于D大于B由于电动机电路不是纯电阻电路，则UIR，所以选项A、C不正确电动机的额定功率P是电动机正常工作时的输出功率，PIU，所以I，故选项D不正确，选项B正确电流热效应的理解及计算1.电流热效应电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断地传递给金属正离子，使金属正离子的热振动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高这就是电流的热效应，电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能2电热的探究(1)思路：控制变
5、量法(2)可能因素：电流、电阻、通电时间(3)方法电流、通电时间相同，探究电热与不同电阻的关系电阻、时间相同，通入不同的电流，探究电热与电流的关系电流、电阻相同，通电时间不同，探究电热与通电时间的关系3对焦耳定律的理解(1)焦耳定律是一个实验定律，它是经过大量实验总结出来的，不能认为是用电学公式推导出来的，它适用于所有电路中的发热计算(2)焦耳定律公式的理解：在电流和电阻相同时，热量与时间成正比；在电阻和时间相同时热量与电流的平方成正比；在电流和时间相同时热量与电阻成正比如串联的两个用电器由于电流是相等的，在时间相等的情况下，谁的电阻大谁发热多，不是电阻大的阻碍作用大而发热少【例1】在电源电压
6、不变的前提下，增加电炉的电热丝在相等的时间内的发热量，可采取的措施是()A增大电热丝的电阻B减小电热丝的电阻C在电热丝上并联电阻D在电热丝上串联电阻思路点拨：电热丝是电阻丝，此时，I2Rtt.利用Qt分析B电炉可以看作是纯电阻用电器，电流产生的热等于电流所做的功，所以有QWI2Rtt，根据题意知U不变，t相等，故由Qt可以看出R越大，放热量越小，要使热量增加，应减小电炉电阻，故B选项正确；对于C选项，能增加电炉相同时间内放出的热量，但不能使原电阻丝放热增加，故C错跟进训练1为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，应采取下列哪些措施()A保持电阻不变，使电流减半B保持电阻不变，使电压减半C保持电
7、炉两端电压不变，使其电阻减半D使电压和电阻各减半D电阻一定时，使电流减半，由PI2R知，电功率减为原来的，可见A项错；同理，使电压减半，由P知，电功率也为原来的，故B项错；当电压不变，电阻减半时，由P知，电功率变为原来的2倍，可见C项错；由P知，当U和R各减半时，电功率变为原来的，可见D项正确纯电阻电路与非纯电阻电路的比较1.在纯电阻电路中，如由白炽灯、电炉丝等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有WQ，即IUtI2Rt.显然UIR，则计算电功或电热时，可采用公式WQIUtI2RtPt中的任一形式进行计算2在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功将电能除转化为内能外，
8、还转化为机械能、化学能等，此时有WQ，即IUtI2Rt.显然UIR.因此在这种情况下，电功W只能用公式WIUt进行计算，电热Q只能用公式QI2Rt进行计算【例2】(多选)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同的时间内()A电炉放热和电动机放热相等B电炉两端电压大于电动机两端电压C电炉两端电压等于电动机两端电压D电动机消耗的功率大于电炉的功率AD由于电炉与电动机电阻相等，电流也相等，由QI2Rt得，相同时间内放热相等，A正确；由于电动机消耗的电能有一部分要对外做功，所以电动机消耗的功率大于电炉的功率，由P机U机I，P炉U炉I知，U机IU炉I，所以电动机两端的电压大于电
9、炉两端的电压，因此B、C错，D正确注意事项(1)WUIt，P电UI适用于一切电路(2)QI2Rt，P热I2R适用于一切电热的计算跟进训练2(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多BWUIt适用于任何电路，而WI2Rtt只适用于纯电阻的电路C在不是纯电阻的电路中，UII2RD焦耳热QI2Rt适用于任何电路BCD电功率公式P，功率越大，表示电流做功越快对于一段电路，有PIU，I，焦耳热QRt，可见Q与P、U、t都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错误；WUIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I只适用于纯电阻电路，则WI2Rt
10、t也只适用于纯电阻电路，B正确；在不是纯电阻的电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，即UII2R，C正确；QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D正确1随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多，下列电器中主要应用电流热效应工作的是()A电风扇B电饭煲C录音机D电视机B应用电流的热效应，即把电能主要转化成内能，其中电风扇主要是把电能转化成机械能，录音机是把电能转化成其他形式的能，但不是内能，同样电视机的主要作用是电信号的处理，把电能转化为光能等，只有B项中的电饭煲主要是把电能转化成内能2在验证焦耳定律的实验中，为了比较电流通过两根不同的电阻丝产生的热
11、量跟电阻的关系，实验时应同时保持相同的物理量是()A通过它们的电流和加在它们两端的电压B通过它们的电流和它们的电阻C通过它们的电流和通电时间D通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间C由焦耳定律QI2Rt知，要想验证Q与R间的关系，则应注意保持I与t不变，故选C.3电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是因为()A通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少B电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热C通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多D铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少D电炉丝和铜导线是串联关系，故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电流通过电阻发热的公式QI2Rt，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热4表格中是某品牌空调的部分技术参数当空调正常工作时，解答下列问题：(1)该空调制冷时的电流多大？(2)空调连续制冷2 h消耗多少度电？(1度1 kWh)额定电压220 V额定频率50 Hz制冷功率1 100 W解析(1)根据PUI可得：I5 A.(2)根据WPt可得：W1.1 kW2 h2.2度答案(1)5 A(2)2.2度
