第四节 科学探究：电流的热效应 这些用电器工作时的共同点是什么? 电流通过导体时电能转化成内能（热能）

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1 第四节 科学探究：电流的热效应 这些用电器工作时的共同点是什么? 电流通过导体时电能转化成内能（热能）

2 电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。
电热毯 电熨斗 电炉 电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。

3 电流产生的热量与哪些因素有关 实验中，通过观察两个U形管中染色水柱液面高度的变化来判断产生热量的多少。 不可见的物理量的方法叫转换法。
【设计实验】 讨论1：当大家猜想电热与多个因素有关，实验研究时应用 什么方法去研究？ 控制变量法 实验 装置 讨论2：观察实验装置 （1）用什么方法去观察不可见的物理量（电热）？ 通过空气受热膨胀程度，观察产生热量的多少。 （2）如何比较电流通过导体产生热量的多少？ 实验中，通过观察两个U形管中染色水柱液面高度的变化来判断产生热量的多少。 像这种利用物理量产生的效应来观察 不可见的物理量的方法叫转换法。

4 甲容器中液柱面高于乙容器中液柱面。 当通电时间、电流相同时，电阻越大电流产生的热量越多。

5 电流大，液柱的液面高。电流小，液柱的液面低。
电阻和通电时间相同时，电流越大产生，的热量越多。

6 电阻和通电电流相同时，通电时间越长产生的热量越多。
通电时间长液柱的液面升的高；通电时间短液柱的液面升的低。 电阻和通电电流相同时，通电时间越长产生的热量越多。 通电时间长液柱的液面升的高；通电时间短液柱的液面升的低。 电阻和通电电流相同时，通电时间越长产生的热量越多。

7 分析论证： 我们用欧姆定律，能不能推导出电流的热效应跟电阻的关系呢？ P=IU P=IU=I×IR=I²R U=IR 结论： 在电流相同的情况下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。 即：在电流相同时，电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多。

8 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成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 2．公式：Q = I2Rt
　　焦耳（James Prescott Joule， 1818—1889），英国物理学家。用 近 40 年的时间做了 400 多次实验， 研究热和功的关系。通过大量的实 验，于 1840 年最先精确地确定了电 流产生的热量与电流、电阻和通电 时间的关系。 3.单位：I-安，R-欧， t-秒，Q-焦。

9 若电流做的功全部用来产生热量即Q=W 又 W = UIt， 根据欧姆定律U = IR Q = W = UIt = I2Rt 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以下公式来计算热量。 纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt= t=I2Rt 注意： 非纯电阻电路：W总＞Q (W总＝UIt =W外＋Q)

10 典例精析 【例1】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么热，这是为什么?
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Q=I2Rt可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热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电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。 【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈 的电阻为2Ω ，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时， 一秒钟消耗的电能为 J，产生的热量为 J。 3800 200

11 U = 求：Q 36V __ 解：通过电阻丝的电流为： I= =0.6A 60Ω R Q=I2Rt 产生的热量为：
【例3】一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少热量？ 已知：R=60Ω U=36V t=5min 求：Q U I= __ R = 36V 60Ω =0.6A 解：通过电阻丝的电流为： Q=I2Rt =(0.6A)2×60Ω×5×60s =6480J 产生的热量为： 答： 5min内共产生的热量是6480J。

12 一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关 当电流、导体的电阻一定时，通电时间越长，产生的热量就越多； 当电流、通电时间一定时，导体的电阻越大，产生的热量就越多； 当电阻、通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。 二、焦耳定律 Q=I2Rt