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1、15.4.1 電流的熱效應
1.敘述什么是電流的熱效應及電熱現象的實質,敘述焦耳定律.
2.經歷分析論證電熱現象跟導體電阻之間關系的過程,體驗科學思維方法.
3.重點:體會電流熱效應與電阻的關系,經歷電熱的應用.
4.能從利弊兩個方面認識電熱現象,體驗辯證的思想觀點分析問題.
一、通電導體產生的熱量跟哪些因素有關
1.事實表明,電流通過導體時,導體總是會發(fā)熱的,物理學中把這種現象叫做 電流的熱效應 .說明電流在工作過程中消耗的 電 能轉化成 內能 .?
2.課本活動1中, A、B兩個燒瓶中盛有 等量 的煤油.溫度計測量 煤油 的溫度.若A中的金屬是銅絲,則電阻R較 小 ,
2、若B中金屬絲是鎳鉻合金絲,則電阻R比較 大 ,A、B兩個電阻絲 串 聯(lián)在電源上,這樣做的目的是使通過它們的電流 相等 .通電一定時間后,比較兩瓶中煤油 溫度 的變化量,若B瓶中煤油溫度變化量ΔtB大,說明了 在電流、通電時間相等的情況下,電阻越大,產生的熱量越多 .實驗中采用了 控制變量 法,相等的量有 電流、時間 ,變化的量有 電阻 .實驗中將電阻絲放熱多少的問題,轉換為煤油溫度變化量大小的問題,這種研究方法叫做轉換法.?
3.通電導體產生的熱量跟導體的 電阻 通過導體中的 電流 以及 通電時間 有關.?
二、焦耳定律
4. 英 國物理學家 焦耳 總結出電流通過導體產生的熱量,跟 電流
3、的平方 成正比、跟 導體的電阻 成正比、跟 通電時間 成正比.?
5.用公式表示:Q= I2Rt .?
公式中各物理量的意義和單位:
I表示 電流 ,單位 A ;R表示 電阻 ,單位 Ω ;t表示 時間 ,單位 s ;Q表示 熱量 ,單位 J .?
6.某導體的電阻是2 Ω,通過2 A的電流時,1 min產生多少焦耳的熱量?
解:Q=I2Rt=(2 A)2×2 Ω×60 s=480 J.
7.利用Q=I2Rt理論推導解釋“電爐工作時,電爐絲熱的發(fā)紅,而和它串聯(lián)的導體卻幾乎不發(fā)熱”這一現象.
答案 電爐內的電爐絲與外部的導線是串聯(lián)的,通過它們的電流相等,但是導線的電阻遠小于電爐絲的
4、電阻,故根據焦耳定律Q=I2Rt可知,在電流、通電時間相同的情況下,電阻越大產生的熱量越多,故導線產生的熱量遠小于電爐絲產生的熱量.
三、電流熱效應的應用與控制
8.列舉現實生活生產中電熱的利用與防止的事例.
答案 (1)電熱器是利用電流的熱效應制成的加熱設備,如:電熱水器、電爐、電熱毯等.
(2)電熱的防止:在用電器上開散熱窗、加散熱片、安裝電風扇,都是為了散熱.
9.據報道:近年來有許多重大火災都是因線路連接處接觸不良造成的,教訓十分深刻.當線路連接處接觸不良時,該處的電阻將 增大 ,造成局部過熱,接觸處的電阻又將隨著溫度的升高而 增大 ,從而形成電熱的逐步積累,以致引發(fā)火災.(
5、均選填“增大”、“減小”或“不變”)?
1.電流的熱效應我們不方便比較,但是可以通過溫度或熱脹冷縮來直觀的比較熱效應的強弱.
提出問題: 通過導體產生的熱量多少與什么因素有關 ??
猜想假設: 可能與導體的電阻、電流以及通電時間有關 .?
2.用什么器材去測量本實驗中的物理量?實驗中要觀察什么?
答案 溫度計.溫度計升高的示數,電流產生的熱量越多,溫度計示數升高得越高.
3.用同種材料制成兩段長度相等、橫截面積不同的圓柱形導體,甲比乙的橫截面積大,如圖所示.將它們串聯(lián)在電路中,通電一段時間后,比較甲、乙兩導體升高的溫度,下列說法中正確的是(B)
A.甲導體產生的熱量多
6、
B.乙導體產生的熱量多
C.甲、乙兩導體產生的熱量相同
D.條件不足,無法判斷
4.焦耳定律公式的運用:
(1)某導體的電阻是2 Ω,通過2 A的電流時,10 s產生多少熱量?
解:Q=I2Rt=(2A)2×2 Ω×10 s=80 J.
(2)某導體的電阻是1 Ω,通過200 mA的電流時,多少min產生熱量24 J?
解:Q=I2Rt得:t===600 s=10 min.
(3)某導體的電阻是1 Ω,通過多少 mA的電流時, 5 min能產生12 J的熱量?
解:由Q=I2Rt得:I===0.2 A=200 mA.
5.電熱器是利用電來加熱的設
7、備,你認為電熱器的主要工作部分是什么?它的特點是什么?電熱器有哪些優(yōu)點?
答案 電熱器的主要工作部分是發(fā)熱體,它是用電阻大、熔點高的金屬電阻線繞在絕緣材料上制成的.它的優(yōu)點是清潔、無污染、熱效率高,且便于控制和調節(jié).
6.為什么在制作和使用電器時要采取有效措施進行散熱?小組內討論交流.
你的答案是 用電器中通過電流時產生的熱,會使導體的溫度升高,使用電器不能正常工作,并且使絕緣材料迅速老化,造成危害 .?
7.電流通過電爐時的發(fā)熱狀況與通過電視機時的一樣嗎?
答案 不一樣.
8.電流通過導體時,如果消耗的電能全部轉化為熱能,而沒有同時轉化為其他形式的能量時(即電路為純電阻電路),那么,電流產生的熱量Q= W .
滬粵版九年級上冊物理 【學案】15.4 探究焦耳定律
