沪粤版九年级上册物理课件：15.3《探究电流热效应跟电阻的关系》.ppt

1、15.315.3 探究电流热效应跟电探究电流热效应跟电 阻的关系阻的关系 （1 1）灯泡发光一段时间后灯泡发光一段时间后，用手触用手触 摸灯泡有什么感觉摸灯泡有什么感觉？为什么为什么？ （2 2）电风扇使用一段时间后，用手）电风扇使用一段时间后，用手 触摸电动机部分有什么感觉？为触摸电动机部分有什么感觉？为 什么？什么？ 答案答案: : 发烫。是电流的热效应。发烫。是电流的热效应。 问题问题 灯泡接入电路中时灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过灯泡和电线中流过 相同的电流相同的电流，灯泡和电线都要发热灯泡和电线都要发热，可是实可是实 际上灯泡热得发烫际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出电线的发

2、热却觉察不出 来来。这是为什么这是为什么？ 烫手烫手 不烫手 为什么？为什么？ 着火了！ 为什么？为什么？ 家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾，家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾， 这又是为什么？这又是为什么？ 烫烫 手手 不烫不烫 手手 家庭电路中使用功家庭电路中使用功 率过大的用电器可率过大的用电器可 能引起火灾。能引起火灾。 灯泡接入电路中时，灯泡灯泡接入电路中时，灯泡 和电线中流过相同的电流，和电线中流过相同的电流， 灯泡和电线都要发热，可灯泡和电线都要发热，可 是实际上灯泡热得发光，是实际上灯泡热得发光， 电线的发热却觉察不出来。电线的发热却觉察不出来。 要解释上述两

3、个现象，我要解释上述两个现象，我 们必须研究。们必须研究。 电流产生的热量与哪些因电流产生的热量与哪些因 素有关。素有关。 一、正比还是反比一、正比还是反比 实验实验 电流热效应跟电阻的关系电流热效应跟电阻的关系 实验器材实验器材 实验目的实验目的 研究电流通过导体产生的热量跟哪些研究电流通过导体产生的热量跟哪些 因素有关因素有关 实验原理实验原理 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就 使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，瓶塞使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，瓶塞 上面原来一样高的液柱就会逐渐上升。电上面原来一样高的液柱就会逐渐上升。电 流产生的热量越多，液面就

4、会上升得越高。流产生的热量越多，液面就会上升得越高。 我们可以通过管中液面上升的高度比较电我们可以通过管中液面上升的高度比较电 流产生的热量。流产生的热量。 电源、开关、烧瓶、电流表、滑动变阻电源、开关、烧瓶、电流表、滑动变阻 器器 、导管、适量煤油和足够导线、导管、适量煤油和足够导线 两个相同的烧瓶中装满煤油两个相同的烧瓶中装满煤油 分别放入电阻不同的电阻丝分别放入电阻不同的电阻丝 通电后导管中的煤油上升。通电后导管中的煤油上升。 播放 暂停 前进 后退 结束 实验:电流热效应跟电阻的关系实验:电流热效应跟电阻的关系 在通电电流和通电时间相同的条件下在通电电流和通电时间相同的条件下， 电阻越

5、大电阻越大，电流产生的热量越多电流产生的热量越多。 在电压和通电时间相同的条件下，电在电压和通电时间相同的条件下，电 阻越大，电流产生的热量越少。阻越大，电流产生的热量越少。 1 2 实验分析实验分析 即：电流相等时即：电流相等时，在一定时间内在一定时间内，导体导体 产生的热量跟电阻成正比产生的热量跟电阻成正比。 即：电压相等时，在一定时间内，导体即：电压相等时，在一定时间内，导体 产生的热量跟电阻成反比。产生的热量跟电阻成反比。 1. P=IU U=IR P=IU=IIR=I2R 在电流相同的情况下，电能转化成热能在电流相同的情况下，电能转化成热能 时的功率跟导体的电阻成正比。时的功率跟导体

6、的电阻成正比。 即：在电流相同时即：在电流相同时，电阻较大的导体电阻较大的导体 在一定时间内产生的热较多在一定时间内产生的热较多。 结论：结论： 2. PUI I 结论：结论： 在电压相同的情况下在电压相同的情况下，电能转化电能转化 成热能时的功率跟导体的电阻成反比成热能时的功率跟导体的电阻成反比。 即：在电压相同时即：在电压相同时，电阻较大的电阻较大的 导体在一定时间内产生的热量较少导体在一定时间内产生的热量较少。 R U 2 R UP= 1 1. .内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平 方成正比方成正比，跟导体的电阻成正比跟导体的电阻成正比，跟通电时

7、间跟通电时间 成正比成正比。 2 2. .公式：公式：Q= I2Rt 3 3. .单位：单位：I- -安安，R- -欧欧，t- -秒秒，Q- -焦焦。 注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一 个用电器的电流增加到个用电器的电流增加到3 3倍时，它产生的热量倍时，它产生的热量 增大到增大到 倍。倍。 9 英国物理学家焦耳英国物理学家焦耳做了大量的实验做了大量的实验, ,于于 18401840年最先精确地确定电流产生的热量跟电年最先精确地确定电流产生的热量跟电 流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 二、电流热效应的应用与

8、控制 焦耳在1818年12月24日生于英国曼彻 斯特，他的父亲是一个酿酒厂主。焦耳自幼 跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教 育。青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识 了著名的化学家道尔顿。道尔顿给予了焦耳 热情的教导。焦耳向他虚心的学习了数学、 哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠 定了理论基础。1840年，焦耳把环形线圈放 入装水的试管内，测量不同电流和电阻时的 水温。通过这一实验，他发现：导体在一定时间内放出的热 量与导体的电阻及电流的平方之积成正比。四年之后，俄国 物理学家楞次公布了他的大量实验结果，从而进一步验证了 焦耳关于电流热效应之结论的正确性。因此，该定律称为焦 耳楞次定律。

9、焦耳活到了七十一岁。1889年10月11日，焦 耳在索福特逝世。后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为 焦耳。 根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律。 非纯电阻电路：非纯电阻电路：W总总Q ( (W总总UIt = =W外外Q) ) Q = W = UIt = I2Rt 根据欧姆定律根据欧姆定律U = IR 又又 W = UIt 若电流做的功全部用来产生热量即若电流做的功全部用来产生热量即Q = W 注意： 焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，焦耳定律适用于任何用电器的热量计算， 对只存在电流热效应的电路也可用对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt =

10、Pt = t来计算热量。来计算热量。 R R U U 2 2 纯电阻电路：纯电阻电路：W总总= =Q放放= =Pt=UIt= = t= =I2Rt R R U U 2 2 根据焦耳定律可知，生活中用电器在工 作时，会产生电热，怎样合理地应用电 热和防止电热造成的危害呢？ 二、电流热效应的应用与控制 电热的利用和防止电热的利用和防止 1.1.电热器：利用电流来加热的设备。电热器：利用电流来加热的设备。 主要部件：发热体（电阻率大、熔点高）主要部件：发热体（电阻率大、熔点高） 应用：电热水器、电饭锅、电熨斗、电孵化应用：电热水器、电饭锅、电熨斗、电孵化 器、电烙铁等等。器、电烙铁等等。 2.2.电

11、热的防止：电视机后盖的散热窗、电脑主电热的防止：电视机后盖的散热窗、电脑主 机里面的小电风扇等等。机里面的小电风扇等等。 播放前进暂停后退 电热的利用电热的利用 结束 播放暂停前进后退 电热的危害电热的危害 结束 1.1.焦耳焦耳定律是反映电定律是反映电流的流的 效应的效应的 规律，即规律，即_转化为转化为 的规律。的规律。 2.2.电流通过电风扇做功时电流通过电风扇做功时, , 能转化能转化 为为_能和能和_ 能，如果电流做功能，如果电流做功 3.63.610106 6J,J,电风扇获得的机械能一定电风扇获得的机械能一定 _ 3.63.610106 6J J。 牛刀小试 热热 电能电能 热能

12、热能 电电 热热 机械机械 小于小于 3. 3. 下列用电器正常工作时，要防止电流热下列用电器正常工作时，要防止电流热 效应的是效应的是( ) ( ) A A电灯电灯 B B电视机电视机 C C电饭锅电饭锅 D D电熨斗电熨斗 4. 4. 下列家用电器中，利用电流热效应工作下列家用电器中，利用电流热效应工作 的是的是( ) ( ) A A电风扇电风扇 B B电饭锅电饭锅 C C电冰箱电冰箱 D D电视机电视机 B B 课时练习课时练习 1.电流通过导体时产生的热量跟电流通过导体时产生的热量跟_成正比，跟导体成正比，跟导体 的的_成正比，跟成正比，跟_成正比，这个规律叫做焦耳成正比，这个规律叫做

13、焦耳 定律，数字定律，数字 表达式是表达式是_. 2.电热器是利用电流的电热器是利用电流的_效应制成的，它的主要部件是效应制成的，它的主要部件是 _.电流流过电热器所做的功全部用来产生电流流过电热器所做的功全部用来产生_. 3.有两根金属电阻丝，电阻分别为有两根金属电阻丝，电阻分别为5和和15，将它们串联后，将它们串联后 接在一个电源两端，它们的电接在一个电源两端，它们的电 压之比为压之比为_，在相同的时间，在相同的时间 内产生的热量之比为内产生的热量之比为_； 如果将它们并联同一电源两极间如果将它们并联同一电源两极间 ，通过它们的电流之比为，通过它们的电流之比为_，在相等的，在相等的 时间内

14、产生的热量时间内产生的热量 之比为之比为_. 电流的平方电流的平方 电阻电阻 通电的时间通电的时间 Q=I2Rt 热热 发热体发热体 热量热量 13 13 31 31 4.在两根横截面积相同、长度不同的镍铬合金线两端分别在两根横截面积相同、长度不同的镍铬合金线两端分别 加上相同的电压，那么下列说法加上相同的电压，那么下列说法 中正确的是中正确的是( ) A.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多 B.短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多 C.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产

15、生的热量较少长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较少 D.短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内产生的热量较少短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内产生的热量较少 5.一根电阻丝接在电压一根电阻丝接在电压U=5V的电源上，在的电源上，在1s内产生的热内产生的热 量是量是2J，要让该电阻，要让该电阻(其电阻大其电阻大 小恒定不变小恒定不变)产生产生8J的热量，的热量， 可采用的办法是可采用的办法是( ) A.使电源电压变为使电源电压变为10V，通电时间仍为，通电时间仍为1S B.使电源电压仍为使电源电压仍为5V，通电时间变为，通电时间变为2S C.使电源电压变为使电源电压变为20V，通电时间变为

16、，通电时间变为 S D.使电源电压变为使电源电压变为10V，通电时间变为，通电时间变为2S C A 2 1 6.有一种家用电熨斗的规格为有一种家用电熨斗的规格为“220V，300W”，这种电，这种电 熨斗内部的电热丝的电阻是多少熨斗内部的电热丝的电阻是多少?如如 在额定电压下工作，在额定电压下工作， 1min内产生的热量是多少内产生的热量是多少? 【答案答案】161.3，1.8104J 典型例题解析典型例题解析 【例例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着 铜导线却不怎铜导线却不怎 么热，这是为什么么热，这是为什么? 电炉的电阻丝和铜导

17、线是串联在同一电路中的，所以通电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通 过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律Q=I2Rt 可知，当两导体中电流和通电时可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热间均相同时，电流产生的热 量与导体的电阻成正比量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的 电电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多. 【例例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈

18、，线圈 的电阻为的电阻为2 ，通过线圈的电流为，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时，这台电动机正常工作时， 一秒钟消耗的电能为一秒钟消耗的电能为_J，产生的热量为，产生的热量为_J. 3800 200 【例例3】在如图在如图9-3-1所示的电路的方框内有一种发热装置，它是由所示的电路的方框内有一种发热装置，它是由 三段阻三段阻 值相同的电热丝组成，这个发热装置的电路与方框外的电值相同的电热丝组成，这个发热装置的电路与方框外的电 路相连接路相连接.当开关当开关S掷到掷到A点时点时 为高温，掷到为高温，掷到B点时为低温点时为低温(电源电压电源电压 不变不变)，且在相同时间内，高温时产生的

19、热量是低，且在相同时间内，高温时产生的热量是低 温时产生的热量温时产生的热量 的的2倍，试在方框内画出它的电路图倍，试在方框内画出它的电路图. 【例例4】现有甲、乙两只废旧电炉，分别标有现有甲、乙两只废旧电炉，分别标有“220V，1000W” 和和“220V，500W”字样，其中电热丝均完好无损字样，其中电热丝均完好无损.某同学想利用某同学想利用 这些电热丝来自制一个电热器接入照明这些电热丝来自制一个电热器接入照明 电路中使用，下列设想电路中使用，下列设想 可行的是可行的是( ) A.要使电热器的电功率为要使电热器的电功率为250W，只要将乙电热丝的一半接入，只要将乙电热丝的一半接入 电路电路

20、 B.要使电热器的电功率为要使电热器的电功率为2000W，只要将乙电热丝分成等长的，只要将乙电热丝分成等长的 两段并联后接入电路两段并联后接入电路 C.要使电热器的电功率为要使电热器的电功率为400W，只要将乙电热丝与一半长的，只要将乙电热丝与一半长的 甲电热丝串联后接入电甲电热丝串联后接入电 路路 D.要使电热器的电功率为要使电热器的电功率为750W，只要将两只电热丝各取一半，只要将两只电热丝各取一半 串联后接入电路串联后接入电路 C 1.某同学自制了一个某同学自制了一个“电热驱蚊器电热驱蚊器”，它的发热元件是一，它的发热元件是一 个阻值为个阻值为1.0104的电阻的电阻. 将这个电热驱蚊器

21、接在电源将这个电热驱蚊器接在电源 的两端，当电源两端电压为的两端，当电源两端电压为220V时，时，1min内产生的热量内产生的热量 的的_J. 2.一个标有一个标有“220V，500W”字样的电加热器字样的电加热器(俗称俗称“热得热得 快快”)，正常工作，正常工作20分钟产生的热分钟产生的热 量为量为_焦焦.假若电加假若电加 热器放出的这些热量全部被水吸收，在标准大热器放出的这些热量全部被水吸收，在标准大 气压下气压下 _(填填“能能”或或“不能不能”)将质量为将质量为2千克千克20的水加热的水加热 至沸腾至沸腾. 3.阻值为阻值为R的电热丝接到电压不变的电源上，的电热丝接到电压不变的电源上，

22、3分钟可以分钟可以 使一杯水烧开，现换用阻值为使一杯水烧开，现换用阻值为2 R的电阻，再接到此电源的电阻，再接到此电源 上，上，_分钟可以使同样的一杯水烧开分钟可以使同样的一杯水烧开. 290.4 不能不能 6105 6 课时训练课时训练 4.如图如图9-3-3所示，电源电压所示，电源电压220伏，伏，R是电烙铁，标有是电烙铁，标有 “220V，40W”字样；字样；L是电灯泡是电灯泡 ，标有，标有“PZ22040” 字样字样.当开关当开关S闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是 _焦，当开关焦，当开关S断开时，电烙铁的实际功率是断开时，电烙铁的实际功率是_瓦；瓦； 开

23、关开关S断断 开后，整个电路工作开后，整个电路工作_小时消耗小时消耗1千瓦电能千瓦电能. 5.将规格分别为将规格分别为“220V，1000W”和和“220V，500W”的的 甲、乙两根电阻丝串联起来甲、乙两根电阻丝串联起来 ，接入一电源两极，电源最大，接入一电源两极，电源最大 不能超过不能超过_伏，此时，整个电路的最大功率伏，此时，整个电路的最大功率 是是_瓦瓦. 748 50 2.410 3 10 图图9-3-3 395 6.研究焦耳定律的实验装置如图研究焦耳定律的实验装置如图9-3-4所示，在两个相同的烧瓶中装所示，在两个相同的烧瓶中装 满煤油，瓶中各放一根满煤油，瓶中各放一根 电阻丝，甲

24、瓶中电阻丝的阻值比乙瓶中的电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值比乙瓶中的 电阻大电阻大.实验分三步进行，其中第一步为：接通电实验分三步进行，其中第一步为：接通电 路一段时间，比路一段时间，比 较甲、乙两瓶中的煤油哪个上升得高，这一步是在什么情况下研究较甲、乙两瓶中的煤油哪个上升得高，这一步是在什么情况下研究 热量跟哪热量跟哪 个物理量的关系个物理量的关系?( ) A.是在通电时间相同的情况下，研究热量跟电流的关系是在通电时间相同的情况下，研究热量跟电流的关系 B.是在电流相同的情况下，研究热量跟通电时间的关系是在电流相同的情况下，研究热量跟通电时间的关系 C.是在电流相同但电阻不同的情况下，研究热量跟通

25、电时间的关系是在电流相同但电阻不同的情况下，研究热量跟通电时间的关系 D.是在电流和通电时间相同的情况下，研究热量跟电阻的关系是在电流和通电时间相同的情况下，研究热量跟电阻的关系 D 7.如图如图9-3-5所示，所示，a、b相同容器中分别装有相同质量相同容器中分别装有相同质量 的水，水中的电阻丝的阻值分别的水，水中的电阻丝的阻值分别 为为R1和和R2，且，且R1 R2，则闭分开关，则闭分开关S后，后，a、b容器中水温上容器中水温上 升较快的是升较快的是 ( ) A. a容器中的水容器中的水 B. b容器中的水容器中的水 C. a、b容器中的水温上升的快慢一样容器中的水温上升的快慢一样 D.无法

26、判断无法判断 B 图图9-3-5 8.有一个标有有一个标有“220V，1000W”的电炉，想把它接在的电炉，想把它接在 110V的线路上使用，同时又不改变原有的线路上使用，同时又不改变原有 的功率，其办法的功率，其办法 是是( ) A.把电炉的电阻丝截去一半把电炉的电阻丝截去一半 B.用另一根和它相同的电阻丝串联用另一根和它相同的电阻丝串联 C.用另一根和它相同的电阻丝并联用另一根和它相同的电阻丝并联 D.把电炉的电阻丝截成相等的两段后再并联起来把电炉的电阻丝截成相等的两段后再并联起来 9.在温度是在温度是20的的2400g的水里有一根阻值为的水里有一根阻值为10的电阻丝的电阻丝. 若通过这根

27、电阻丝的电流是若通过这根电阻丝的电流是10 A，需要多少时间才能把水，需要多少时间才能把水 加热到加热到95(假设电阻丝放出的热量全部被水吸收假设电阻丝放出的热量全部被水吸收)? D 【答案答案】756秒秒 方法小结方法小结 对于用电器吸热量的计算，首先要分析该电器是非纯电阻对于用电器吸热量的计算，首先要分析该电器是非纯电阻 性器件还是纯电阻性器件，初中阶性器件还是纯电阻性器件，初中阶 段研究的用电器大多为纯段研究的用电器大多为纯 电阻性器件电阻性器件.对于非纯电阻性器件，电流产生的热量只能用对于非纯电阻性器件，电流产生的热量只能用 Q=I 2Rt来计算，而纯电阻性器件则可用下列等式中任一个计

28、来计算，而纯电阻性器件则可用下列等式中任一个计 算热量：算热量：Q=I2Rt= W=UIt=U2/Rt=Pt.在很多情况下，计算纯在很多情况下，计算纯 电阻性器件产生的电热问电阻性器件产生的电热问 题，可归结为用电器的电功率的计题，可归结为用电器的电功率的计 算问题算问题(因为通电时间往往为已知因为通电时间往往为已知)，所以必须理解电，所以必须理解电 功率的功率的 各个计算公式，以及串并联电路特性和欧姆定律各个计算公式，以及串并联电路特性和欧姆定律.至于将用电至于将用电 器的电热问题与热学中器的电热问题与热学中 的热量问题相结合的题目，关键抓住的热量问题相结合的题目，关键抓住 两者之间的联系，即有百分之多少电热被水或其他物质两者之间的联系，即有百分之多少电热被水或其他物质 吸收吸收 了，然后分头求解即可了，然后分头求解即可. 课堂小结 1.电热与电阻的关系电热与电阻的关系 （1）电流相等时，在一定时间内，导体产）电流相等时，在一定时间内，导体产 生的热量跟电阻成正比。生的热量跟电阻成正比。 （2）电压相等时，在一定时间内，导体产）电压相等时，在一定时间内，导体产 生的热量跟电阻成反比。生的热量跟电阻成反比。 2.电热的应用和控制电热的应用和控制 （1）焦耳定律）焦耳定律 （2）电热的应用和控制）电热的应用和控制 Q =I2Rt