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第十五章 电功和电热 三、电热器 电流的热效应 * * 一、电热器 电流的热效应: 道题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。 电热器: 利用电流做功将电能转换为内能的装置 电热器一般主要由电阻构成 * * 电热油汀 电 炉 电暖器 电水壶 电熨斗 电饭锅 热得快 * * 二、影响电流热效应的因素 猜测 电流通过电热器产生的热量与许多因素有关 ①电阻R、②电流I、③通电时间t 实验方法 控制变量法 可以控制其他变量不变,先研究电热器发出热量与电阻R的关系,再研究它与电流I的关系,最后研究与通电时间t的关系。 * * 探究过程 探究电热器产生热量与电阻R的关系 R甲 R乙 R甲>R乙 观察哪根火柴先被点燃? * * 实验结论: 在电流 (相同/不同)的情况下,电阻 (大/小)的那个电阻圈中的火柴先被点燃。这说明在电流、通电时间相同时,阻值 (大或小)的电阻产生的热量多。 相同 大 大 实验发现: 中的火柴棒先被点燃 R甲 * * 探究过程 探究电热器产生热量与电流I的关系 R甲 观察电流对火柴点燃的影响 * * 实验发现: 当电路的电流为小电流时电阻圈中的火柴棒被点燃的时间 (短/长) 当电路的电流为大电流时电阻圈中的火柴棒被点燃的时间 (短/长) 长 短 实验结论: 在研究电流大小对产生热量多少的影响时,调节滑动变阻器,使电路中的电流变大,则夹在同一电阻圈中的火柴被点燃的时间变 (短/长)。这说明在电阻、通电时间相同时,电流较 (大或小)时产生的热量多。 短 大 * * 探究过程 探究电热器产生热量与通电时间t的关系 在电阻和电流的大小不变时,通电时间越长,火柴越容易被点燃,产生的热量就越多。(理由:通电时间越长消耗的电能转化为内能越多,产生的热量越多。) 交流总结 电流通过电阻丝时产生的热量与导体本身的 、通过导体的 以及 有关。(书P.14) * * 三、焦耳定律 电流产生热量的表达式 公式:Q=I2Rt (普遍适用)单位:I—安 R—欧 t—秒 Q—焦 焦耳定律 内容:电流流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,跟通电的时间成正比 。 * * 电流产生热量的其他表达式 当利用电流做功,将电能全部转化为内能 1. Q=UIt 只适用于只有电阻的电路(电能全部转化为内能)的情况 2. Q= = = 只适用于只有电阻的电路(电能全部转化为内能)的情况 UIt * * 电功与与电热的关系(W与Q的关系) ①在电热器电路 (只有电阻的电路)中:(电能几乎全部转化为内能) W = Q (W= UIt) =(Q=I2Rt) ②在其他电路中:(如电流通过电动机做功时,大部分电能转化为机械能) W > Q (W= UIt) > (Q=I2Rt) * * 【例题1】:某某电热器电阻丝的电阻是2欧,当1安的电流通过时,1分钟产生的热量是多少焦? 解:Q= I2Rt =(1A)2 × 2Ω × 60S =120J 答:1分钟产生的热量是120J * * 【例题2】:一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏,线圈的电阻为2欧,线圈中的电流为10安,若这台电动机正常工作1秒钟, 求:1 )消耗的电能W。 2 )产生的热量Q。 * * 解:1 ) W=UIt =380×10×1 =3800J 已知:电动机 U=380V I=10A R=2 Ω t=1s 求: ( 1)W (2)Q 2 ) Q=I2Rt =10 ×10 ×2 ×1 =200J 答: 消耗的电能是3800J; 产生的热量是200J。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
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