高中物理 1.6电流的热效应课件 新人教版选修1-1

高中物理 1.6电流的热效应课件 新人教版选修1-1内容摘要：

1、六、电流的热效应 情景导入 课程目标 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 , 这是什么原因呢 ? 提示 : 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。 电炉丝和铜导线相比 , 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Q= 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。 1 . 了解电流的热效应跟哪些因素有关。 2 . 理解并能够用焦耳定律解决一些实际问题 . 3 . 了解白炽灯的发光原理。 一 二 一、 2、电阻与电流的热效应 1 . 电流的热效应 ( 1 ) 概念 : 电流通过导体时能使导体的温度 升高 , 电能变成 内 能 , 这就是电流的热效应。 ( 2 ) 影响因素 : 通过研究导体通电时的发热规律这一实验 , 可知电流热效应与导体中的 电流 、导体 电阻 、 通电时间 有关。 2 . 焦耳定律 ( 1 ) 内容 : 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 : Q= 热量 Q 的单位是 焦耳 , 符号 : J。 ( 3 ) 应用 : 制成各种电热器 , 如电热水器、电熨 斗、电热毯、保险丝等。 一 二 思考 我们在研究导体通 3、电时发热多少与哪些因素有关 , 有什么关系时 , 用到了哪种实验方法 ? 提示 :控制变量法。 一 二 3 . 热功率 ( 1 ) 概念 : 在物理学中 , 把电热器在 单位 时间内消耗的电能叫作热功率。 ( 2 ) 公式 : P= ( 3 ) 单位 : 瓦特 , 符号 : W。 4 . 额定功率 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 , 电动机、电灯泡的铭牌上都标有它们的 额定 功率。 一 二 思考 “ 将 U= I R 代入电功率 P = P= 所以电功率等于热功率。 ”这种说法对吗 ? 为什么 ? 提示 4、 :不对。 两者在物理意义及计算上都不同。 电功率 指输入某段电路的全部电能的功率 ,其大小取决于这段电路两端的电压 U 和通过的电流 I 的乘积 ,而热功率 指在这段电路上因发热而消耗的功率 ,其大小取决于通过这段导体的电流的二次方和导体电阻的乘积。 但两者之间也存在一定的联系 :在满足欧姆定律的电路中 ( 如纯电阻电路中 ), 电功率与热功率相等 ,即 = 在不满足欧姆定律的电路中 ( 如非纯电阻电路中 ), 电能转化为内能和其他形式的能 ,这时有 UI t= Q+ E 其他 ,即 P 其他 ,可见这种情况下电功率大于热功率。 一 二 二、白炽灯 1 . 工作原理 : 白炽灯利用的是电流的 热效 5、应 , 使通电的金属丝 温度 升高 ,达到白热化 , 从而发光。 2 . 电灯的发明 : 以美国发明家 爱迪生 为代表的一批发明家 , 发明和改进了电灯。 探究 一 探究 二 探究一 对焦耳定律的理解 问题导引 电流通过导体时产生的热量可以通过焦耳定律来计算。 焦耳定律是理论推导出来的还是实验定律 ? 它适用于任何电路吗 ? 提示 :焦耳定律是一个实验定律 ,它是经过大量实验总结出来的 ,它适用于任何电路中的电流产生热量的计算。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 对焦耳定律 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 , 热量与电流的二次方成正比 ; 在电流和时 6、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。 2 . 焦耳定律的应用 应用时不论什么电路 , 其热量都可以用 Q= 计算 , 热功率都可用P=计算。 只有在纯电阻电路中计算热量时才能使用 Q= UI t 和 Q=2t,热功率才能使用 P = P=2。 探究 一 探究 二 【例题 1 】 两电阻 阻值 2, 接入同一电路经过相同时间 , 有关二者发热量 , 以下说法正确的是 ( ) A. 二者串联则 二者并联则 B. 二者串联则 二者并联则 C. 无论串、并联 , 都是 D. 无论串、并联 , 7、 都是 解析 :本题主要考查对焦耳定律的理解。 串联时电流相等 ,依据 Q= 并联时电压相等 ,依据 Q=2t知 , 选 A。 答案 : A 题后反思 解决这类问题的关键是先明确不变的量 :是电流不变还是电压不变 ,再确定判断依据的公式 :电流不变用 Q= 电压不变用 Q=2t。 探究 一 探究 二 探究二 电功率与热功率的关系 问题导引 电动机和白炽灯正常使用时在电能的转化上有何不同 ? 电功率就是热功率吗 ? 提示 :电动机 ( 如电风扇 ) 正常使用时主要把电能转化为机械能 ,只有一少部分转化为内能 ,这种电路又叫非纯电阻电路。 而白炽灯在正常使用时可以认为把电能全部转化为内能 ,这种电路 8、称为纯电阻电路。 由此可见 ,电功率与热功率是两个完全不同的概念 ,只有在纯电阻电路中两者才相等。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 纯电阻电路 与非纯电阻电路的识别 一个电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路 , 可以从能量转化的角度来识别。 当电路消耗的电能全部转化为内能时 , 它是纯电阻电路 ; 当电路消耗的电能一部分转化为内能 , 而另一部分转化为其他形式能量时 , 它是非纯电阻电路。 2 . 电功率与热功率的关系 ( 1 ) 对纯电阻电路 , 电功率等于热功率 , 即 P 电 =P 热 = 2。 ( 2 ) 对非纯电阻电路 , 电功率大于热功率 , 即 P 电 P 热 , 也可写成 P 电 9、 =P 热+P 其他 , 或写成 其他。 探究 一 探究 二 温馨提示 对于含有电动机的电路 ,不能简单地理解成它一定是 一个非纯电阻电路 ,要从纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化的区别上加以区分。 直流电动机两端加上电压以后 ,若电动机不转 ,则没有电能转化为机械能 ,此时损失的电能全部转化为内能 ,这时的电路就是纯电阻电路。 探究 一 探究 二 【例题 2 】 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. 电炉两端的电压大于电动机两端的电压 C. 电炉两端的电压等于电动机两端的电压 D. 电动机消耗的功率 10、大于电炉的功率 解析 :由于电炉与电动机的电阻相等 ,电流也相等 ,由 Q= ,相同的时间内放热相等 ,选项 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 I ,所以电动机两端的电压大于电炉两端的电压 ,因此选项 B 、 C 错误 ,选项D 正确。 答案 : 探究 一 探究 二 题后反思 在非纯电阻电路中由于 所以 U I R ( 或I), 即此时欧姆定律不成立。 1 2 3 4 5 1 . 下列用电器的工作原理是利用电流的热效应的是 ( ) A. 电烙铁 B. 电炉 C. 电磁炉 11、 D. 微波炉 解析 :电烙铁、电炉中电流通过电热丝而发热 ,是利用了 电流的热效应 ,故 A 、B 项正确 ;电磁炉是利用交变电流产生交变的磁场 ,从而在锅体中产生涡流而发热 ;微波炉的工作原理是电流在微波管中产生了电磁波 ( 微波 ), 微波使水分子高速振荡而加热食物 ,所以 C 、 D 项错。 答案 : 1 2 3 4 5 2 . 通电导体发热的规律是由下列哪位物理学家总结的 ( ) A. 欧姆 B. 焦耳 C. 安培 D. 法拉第 解析 :根据物理学史知 ,焦耳总结了通电导体发热的规律 ,即焦耳定律。 答案 : B 1 2 3 4 5 3 . 在验证焦耳定律的实验中 , 为了比较电流通 12、过两根不同的电阻丝产生的热量跟电阻的关系 , 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及通电时间 解析 :根据焦耳定律 Q= 电流通过电阻丝产生的热量跟电阻大小、电流的大小、通电时间有关 ,要想比较不同电阻的电阻丝的发热量必须控制电流和通电时间一样。 答案 : C 1 2 3 4 5 4 . 一台电动机的额定电压是 2 2 0 V , 额定电流为 5 A , 电动机线圈的电阻是0 . 4。 当该电动机正常工作时 , 每秒钟产生的热量是 ( ) 1 0 13、 0 J B. 1 1 0 J 2 1 0 J J 解析 :电热 Q= t= 52 0 . 4 1 J = 10 J ,故 D 选项正确。 答案 : D 1 2 3 4 5 5 . 一台电动机的电阻为 0 . 5 ,正常工作时通过它的电流为 20 A , 在 10 s 内转化的机械能为 4 . 2 104J , 求 : 在这 10 s 内电流做了多少功 ? 电动机产生的热量为多少 ? 解析 :先计算电热 , Q= t= 2 . 0 103J ,再根据 W = Q+ E 机 ,故 W= 2 . 0 103J + 4 . 2 104J = 4 . 4 104J。 答案 : 4 . 4 104J 2 . 0 103J。