【學習目標】
1.認識電流的熱效應;
2.知道一般電熱器的發熱原理, 能舉出利用和防止電熱的實例;
3.理解焦耳定律、公式并能應用解決一些簡單問題;
【學習過程】
1.回憶我們是如何探究影響電流做功因素的?根據什么現象來判斷電流做功的大?
2.電功的公式w= ,推導式有 、 。
活動1:觀察電熱器
1、電流通過導體時會發熱,將電能直接轉化為內能的現象稱為 ,主要利用電流熱效應工作的裝置成為 。
2、電熱器的主要組成部分_______
3、舉例家庭中常見的電熱器:__________、________
活動2: 電流通過電熱器所產生的熱量的多少和哪些因素有關?
1.實驗方法:
2.實驗過程中需要解決的幾個問題:
(1)如何反映出通電導體產生熱量的多少?
(2)如何研究電熱的多少與導體電阻的關系?
(3)如何研究電熱的多少與導體中電流的關系?
3.根據以上分析,需要選擇哪些實驗器材?
畫出設計的實驗電路圖。
4、進行探究:
(1)我們看到:兩瓶中溫度計上升的示數△t1 △t2,此時1、2兩錐形瓶中的兩根電阻絲,它們之間相同的物理量是 ,不同的物理量是 。
這說明:
(2).我們看到:電流增大后,相同時間內2錐形瓶中溫度計上升的示數△t2′ △t2,此時2錐形瓶中的電阻絲,前后兩次實驗中相同的物理量是 。不同的物理量是
這說明:
(3)實驗中,若通電時間越長,瓶中煤油溫度上升得將會 。
這說明:
歸納結論
電流通過電阻絲產生的熱量與導體本身的 、通過導體的 以及通電時間有關。導體的 越大、通過導體的 越大、通電時間越長,電流通過導體時產生的熱量越多。
1840年英國物理學家焦耳通過大量的實驗研究,總結出電流產生的熱量與電流的大小、電阻的大小和通電時間的關系,我們把這個規律叫做焦耳定律
焦耳定律表達式:
活動3:討論電熱的應用及防護。
【典型例題】
【例1】現在你能回答下列問題了嗎?
假如在照明電路中接入大功率的電爐,電線將顯著發熱,有可能燒壞它的絕緣皮,甚至引起火災,這是為什么?
【例2】:一只“220V,800W”的電飯鍋,接在家庭電路中,求:
(1)電飯鍋正常工作時的電流.(2)電飯鍋工作時的電阻.
(3)該電飯鍋工作1h消耗的電能是多少?
(4)它工作lh放出的熱量是多少?
【課堂檢測】
1.一個20Ω 的電阻,通過的電流為0.5 A,則2 min內該電阻上消耗 J的電能,向外釋放的熱量為 J.
2.一個電阻通過0.2 A的電流時,5 min內電阻上產生了600 J的熱量,則這個電阻的阻值為 Ω.
3.下列用電器中,屬于利用電流的熱效應工作的是 ( )
A.電飯煲 B.洗衣機 C.電冰箱 D.電視機
4、關于電熱的利用,下列說法中正確的是 。
A.電熱對我們來說總是有利的 B.電熱對我們來說總是不利的
C.電飯鍋是利用電流熱效應的原理制成的 D.電視機工作過程中沒有產生電熱。
5. 用如圖所示的裝置“研究電流通過導體時產生的熱量與導體電阻大小的關系”.圖中兩個燒瓶內盛有溫度相同的煤油,溫度計顯示煤油的溫度,兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲,燒瓶A中是銅絲,電阻比較小,燒瓶B中是鎳鉻合金絲,RA
(2)這樣連接的目的是
(3)實驗中,電阻絲產生的熱量多少,用液體溫度升高的多少來反映,為了滿足這個要求,兩燒杯中的液體必須是 ;
(4)實驗過程中可以觀察到A瓶中溫度計的示數小于B瓶中溫度計的示數,這表明 _________________________________
【課后練習】
1.一個5Ω的電阻通過它的電流為2A,在10s內放出的熱量是 J,如果通過它的電流減小為原來的二分之一,在相同時間內所放出的熱量是原來的 (設電阻值不變).
2.一只電熱器接在照明電路中,5min產生的熱量為2.64×105J,則通過該電熱器的電流是 A,電熱器正常工作時的電阻是 Ω。
3. 通過某電熱絲的電流為I時,在時間t內產生的熱量為Q;如果要在2t時間內產生的熱量為Q/2,則通過該電阻的電流應為 .
4.電冰箱、電視機、電扇等用電器的后面分別裝有鐵片或制成空格狀,這樣做的目的是( )
A.為了用電器的美觀 B.為了防止用電器漏電
C.為了防止用電器聚集熱量 D.為了節約用電器的制作材料
5. 下列家用電器中,不是利用電流熱效應原理來工作的是 ( )
A.電熨斗 B.電烤箱 C.電飯鍋 D.微波爐
6. 某一電阻通過2A的電流時,在某段時間內放出的熱量為Q,如果通過它的電流為6A,在相同的時間內放出的熱量為 ( )
A.3Q B.4Q C.6Q D.9Q
7.明冬天取暖時發現:電暖器的電熱絲熱得發紅,而與電熱絲相連的導線卻不怎么熱。
(1)請你根據小明發現的現象提出一個需要探究的物理問題:
___________________________________________________?
(2)如圖是小明進行實驗探究的部分電路,A、B燒瓶中裝有質量
相等初溫相同的煤油,金屬絲電阻分別為RA、RB,RA
在_____________和______________相同時,_____________越大,
電流產生的熱量越多。
8. 有一電水壺的規格“220V 1000W”,該電水壺正常工作時,內部電熱絲的電阻多大?在額定電壓下把1Kg20℃的水燒開需要多長時間?(不計熱損失)
9。你能用電功公式結合歐姆定律推導出焦耳定律公式嗎?請同學們試試看。
§15.3電熱器 電流的熱效應(2)
【學習目標】
1:理解電熱器的原理
2、生活中有關電熱的計算;理解電功和電熱的關系。
【典型例題】
【例1】:下列家用電器中,不屬于電熱器的是 ( )
A.電爐 B.電熨斗 C.電剃刀 D.恒溫箱
【例2】:當溫度降到一定程度時,某些物質的電阻會變為零,這種物質叫超導體。當電流通過超導體時不發熱,故超導體的應用具有十分誘人的前景。假如科學家已研制出室溫下就能使用的超導體,你準備將它用來制作
A.家用保險絲 B.白熾燈泡的燈絲 C.電爐的電熱絲 D.輸電導線
【例1】:你知道電流產生的熱量與電流所做的功之間的關系嗎?
一臺直流電動機,線圈電阻為1Ω接在15V的電源的上,通過的電流是2A,求:1、通電5分鐘,電流做多少焦耳的功?電流產生的熱量是多少?
小結:由此可知,在通常情況下,電流產生的熱量Q 電流所做的功W。只有在
中,電流產生的熱量Q才等于電流所做的功W。
【例2】.一電動機線圈的電阻為1Ω,線圈兩端所加電壓為2V時,電流為0.8A,電動機正常工作.(1)在求電動機正常工作lmin所消耗的電能時,有以下兩種不同的解法:
小明解:W=UIt=2V×0.8A ×60s=96J
小華解:W=I2Rt= (0.8A)2×1Ω×60s=38.4J
你認為哪位同學做得對,請作出判斷并說明理由;
(2)求電動機正常工作1min所轉化的機械能是多少.
【例3】.有額定電壓、額定電功率均相同的電風扇、電烙鐵、日光燈,各自在額定電壓下正常工作相同的時間,比較它們產生熱量的多少,結果是 。 )
A.一樣多 B.電風扇最多
C.電烙鐵最多 D.日光燈最多
【課后練習】
1.下列用電器在工作過程中,電能幾乎全部轉化為內能的是 ( )
A.電腦 B.電風扇 C.洗衣機 D.電爐
2、. 下列事例中,不屬于利用電熱的是 ( )
A.用電熨斗熨衣服 B.電視機加散熱窗
C.用電飯鍋煮飯 D.電熱孵卵器孵小雞
3.將規格都是“220V 200W”的一臺電風扇、一臺電視機和一把電烙鐵,分別接入家庭電路中,通電時間相同,下列有關電流通過它們產生熱量的說法中,正確的是 ( )
A.電風扇產生的熱量最多 B.電視機產生的熱量最多
C.電烙鐵產生的熱量最多 D.三者產生的熱量一樣多
4.如圖7所示電路,電源電壓恒定不變,電阻R1=20Ω, R2=60Ω。當S斷開時,電流表的示數為_________A;當S閉合時,電流表的示數為__________A,電路1分鐘內總共產生的熱量為_____________J。
5、有一臺電動機,接在220V的電路中,通過的電流是5A,它里面線圈電阻是2Ω,現通電1min以后,則電動機消耗了多少電能?有多少電能轉化為內能?有多少電能轉化為機械能?若電動機線圈被卡住不能轉動,則1min以后有多少電能為機械能?有多少電能轉化為內能?
§15.3電熱器 電流的熱效應(3)
【學習目標】
1、理解電熱器的原理;理解焦耳定律的實驗;
2、利用焦耳定律進行簡單計算;
【典型例題】
【例1】:兩根電熱絲,電阻之比為2:1,若把他們串聯接在電路中,相同時間內產生的熱量之比為 ;若把他們并聯接在電路中,相同時間內產生的熱量之比為
【例3】為了探究電流產生的熱量跟什么因素有關系,王軍設計了如圖19所示的甲、乙兩裝置。他將兩段阻值不同的電阻絲(R1
(2)在這個實驗中,電流產生熱量的多少是通過________體現出來的,像這種用能直接觀測的量來顯示不易直接觀測的量的方法叫“轉換法”。這種方法在物理學的研究中經常用到,請你列舉一列__________
(3)在裝置甲、乙的兩次實驗中,比較相同時間里氣球A與C體積變化情況可探究電流產生的熱量與___________________有關。
(4)若甲、乙兩裝置同時實驗,在相同的通電時間里,A、B、C、D四個氣球脹大的程度從大到小的排列順序是______________
(5)教材上的該實驗裝置如圖20所示(燒瓶與圖l9中的相同)。
比較圖19和圖20所示的兩個實驗,你認為較好的是圖________裝置,理由是:_________________________.
【例2】: CFXB型“220V 1100W”電飯煲的原理圖如圖所示,它有高溫燒煮和燜飯、保溫兩擋,通過單刀雙擲開關S進行調節,R0為電熱絲。當開關S接高溫燒煮擋時,電路的功率為1100W,當開關S接燜飯、保溫擋時,電路的總功率為22W。
(1)電飯煲在高溫燒煮擋時,開關S應與哪個觸點連接?
(2)電熱絲R0的阻值多大?
(3)當電飯煲在正常燜飯、保溫時電路中的電流多大?燜飯、保溫10min,電熱絲R0產生的熱量為多少?
【課后練習】
1.家庭電路中,電飯鍋和其它用電器之間是______聯的;電飯鍋是利用電流的______效應工作的。
2.(09?青島)由焦耳定律可知,在電流和通電時間相同時,電流產生的熱量與____成正比。電爐絲與插頭處的導線是串聯的,通過的電流和通電時間都相同,而電爐絲的電阻比插頭處導線的電阻________,電流產生的熱量較多。因此電爐絲熱得發紅,而插頭處的導線卻不很熱。
3.將一個30Ω的電阻接入由4節電池串聯成的電源中,電阻中通過的電流為_________A,通電1min產生的熱量是____________J。
4.已知R1:R2=5:4,把它們串聯后接在電路中,加在它們兩端的電壓之比為 ;把它們并聯后接在電路中,通電相同時間后,R2上產生的熱量為500J,則Rl上產生的熱量是 J。
5.某品牌電熱飲水機加熱功率、保溫功率分別為950W、40W,如果飲水機一天(按24h計算)有2h處于加熱狀態,其余時間處于保溫狀態,則這臺飲水機一天共耗電___________kW?h。
6.為了使電阻絲在相同的時間內放出的熱量增加到原來的2倍,應采取的措施是 ( )
A.使電阻絲兩端的電壓增加1倍. B.使電阻絲的電阻增加到原來的2倍.
C.使電阻絲兩端的電壓減半. D.使電阻絲的電阻減半.
7. 電源電壓不變時,為了使電爐的電熱絲在相等時間內發熱多些,可采取措施是 ( )
A.增大電熱絲的電阻 B.減小電熱絲的電阻
C.在電熱絲上并聯電阻 D.在電熱絲上串聯電阻
※8.阻值為R的電阻絲,接到電壓不變的電源上,4分鐘可將一杯水燒開,現將該電阻絲對折起來,再接到這個電源上,燒開同樣的一杯水(不考慮熱量損失),所需時間為( )
A.4分鐘, B.2分鐘 c.1分鐘 D.8分鐘
9、如圖,是一個電熱毯示意電路圖,R0是電熱毯中的電阻絲, 是與電熱毯電阻絲串聯的電阻.電熱毯上標有“220V 100W”字樣,S是控制電熱毯處于加熱狀態或保溫狀態的開關.
⑴ 用學過的公式推理說明開關S斷開時,電熱毯是處于加熱狀態 還是保溫狀態?
⑵ 若要求在保溫時電流通過電阻線R0每分鐘有60焦的電能轉化為內能,電阻 的阻值是多大?
5.隨著經濟社會的飛速發展,人們的生活節奏越來越快,家用豆漿機成為人們做早點的重要廚具,“KL牌”家用豆漿機的結構、銘牌和簡化電路圖如圖所示,該豆漿機通過自動控制鍵,有打磨和加熱兩種工作狀態,打磨時只有電動機工作,加熱時只有電熱絲工作。
(1)這個豆漿機工作時和其它家用電器是______聯關系(選填“串”或“并”)。
(2)當豆漿機處于打磨狀態時,通過電動機線圈的電流為________A。
(3)當豆漿機處于加熱狀態時,其電熱絲l min產生的熱量為________________。
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