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一、电流的热效应
电流通过导体时
电流通过导体时
电能转化成内能
，这种现象叫作电流的热效应。答案
电能转化成内能
二、焦耳定律
1. 内容:电流通过导体产生的热量跟
2. 表达式:$Q=$
3. 电热与电能的关系。
(1)在纯电阻电路中,消耗的电能全部用来产生热量,此时 $Q = W = Pt = UIt = \frac{U^2}{R}t = I^2Rt$。
(2)在非纯电阻电路(有电动机的电路)中,消耗的电能只有很少一部分用来产生热量,大部分都转化为其他形式的能,此时 $Q＜W$。此时消耗的电能 $W=$
[注意] 在使用焦耳定律公式进行计算时,公式中的各物理量要对应同一导体或同一段电路。
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. 表达式:$Q=$
$I^2Rt$
。3. 电热与电能的关系。
(1)在纯电阻电路中,消耗的电能全部用来产生热量,此时 $Q = W = Pt = UIt = \frac{U^2}{R}t = I^2Rt$。
(2)在非纯电阻电路(有电动机的电路)中,消耗的电能只有很少一部分用来产生热量,大部分都转化为其他形式的能,此时 $Q＜W$。此时消耗的电能 $W=$
$UIt$
,产生的热量 $Q=$$I^2Rt$
。[注意] 在使用焦耳定律公式进行计算时,公式中的各物理量要对应同一导体或同一段电路。
答案
1. 电流的二次方、电阻、通电时间
2. $I^2Rt$
3. (2) $UIt$、$I^2Rt$
2. $I^2Rt$
3. (2) $UIt$、$I^2Rt$
三、电热的利用和防止
1.电热的利用:电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的鸡苗孵化器等。
2.电热的防止:笔记本电脑通过安装风扇散热,一些手机利用
[注意]电热水器是利用电流的热效应来工作的,其主要部件是发热体,发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。
1.电热的利用:电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的鸡苗孵化器等。
2.电热的防止:笔记本电脑通过安装风扇散热,一些手机利用
铜片
、石墨散热片、热管
等散热。[注意]电热水器是利用电流的热效应来工作的,其主要部件是发热体,发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。
答案
铜片、热管
[典例1]下列家用电器中，利用电流的热效应工作的是（
A.电冰箱
B.洗衣机
C.电脑
D.电饭煲
解析:利用电流的热效应工作的用电器将电能转化为内能。电冰箱将电能转化为内能与机械能;洗衣机主要将电能转化为机械能;电脑将电能转化为声能与光能等,故A、B、C均不符合题意;电饭煲将电能转化为内能,D符合题意。
答案:D
D
）。A.电冰箱
B.洗衣机
C.电脑
D.电饭煲
解析:利用电流的热效应工作的用电器将电能转化为内能。电冰箱将电能转化为内能与机械能;洗衣机主要将电能转化为机械能;电脑将电能转化为声能与光能等,故A、B、C均不符合题意;电饭煲将电能转化为内能,D符合题意。
答案:D
答案
D
探究点2 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
[典例 2] 在探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关的实验中,小雨猜想:电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关,于是她利用图甲所示的装置进行实验探究。图乙所示 A、B、C 三个装置的透明容器中密封着等量的空气,且各装有一段电阻丝,电阻分别为 $10\ \Omega$、$5\ \Omega$、$5\ \Omega$。实验中将 A、B、C 按一定的方式组合后,分别接入图甲中的 M、N 两点之间。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的滑动变阻器接入电路。要求:①将滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数变大;②导线不能交叉。
(2)闭合开关后,发现电流表指针偏转角度较小,且滑片左右移动时,电流表的指针偏转几乎不变,电路中的故障可能是
(3)排除故障后继续进行实验,实验中通过观察 U 形管中左右两侧液柱的高度差来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。请列举一个与该物理研究方法相同的实验:
(4)要探究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系,应选用
(5)调节滑动变阻器的滑片,改变电流的大小,经过多次实验发现:电阻丝的电阻和通电时间一定时,电流越大,通电导体产生的热量越
(6)小雨进一步学习了解到:英国物理学家
解析:(1)根据欧姆定律可知,当电压不变时,电阻变小则电流变大;将滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数变大,即将滑动变阻器的滑片向左移动时电阻变小,所以应该把滑动变阻器左下端的接线柱接入电路。
(2)闭合开关后,发现电流表指针偏转角度较小,说明滑动变阻器接入电路的电阻较大;滑片左右移动时,电流表的指针偏转几乎不变,说明移动滑片不能改变滑动变阻器接入电路的阻值,则故障可能是将滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路。
(3)因为难以直接测量出电流产生热量的多少,实验中通过观察 U 形管中左右两侧液柱的高度差来比较相同时间内不同电流产生热量的多少,这样的实验方法叫转换法;在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,用海绵的凹陷程度来判断压力的作用效果采用的也是转换法。
(4)要探究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系,需要控制通过的电流大小和通电时间相等,根据串联电路中电流处处相等可知,应该选用 A 与 B 组合,并将它们串联接入电路进行实验。
(5)调节滑动变阻器的滑片,改变接入电路的总电阻,从而改变通过定值电阻的电流大小,经过多次实验后发现:电阻丝的电阻和通电时间一定时,电流越大,通电导体产生的热量越多。
(6)由物理学史可知,英国物理学家焦耳在 1840 年发现电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体的电阻、通电时间成正比,即当电阻和通电时间一定时,电流产生的热量跟电流的平方成正比。
答案:(1)如图所示。
(2)将滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路 (3)探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验 (4)A 与 B 串联 (5)多 (6)焦耳 电流的平方
[典例 2] 在探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关的实验中,小雨猜想:电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关,于是她利用图甲所示的装置进行实验探究。图乙所示 A、B、C 三个装置的透明容器中密封着等量的空气,且各装有一段电阻丝,电阻分别为 $10\ \Omega$、$5\ \Omega$、$5\ \Omega$。实验中将 A、B、C 按一定的方式组合后,分别接入图甲中的 M、N 两点之间。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的滑动变阻器接入电路。要求:①将滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数变大;②导线不能交叉。
(2)闭合开关后,发现电流表指针偏转角度较小,且滑片左右移动时,电流表的指针偏转几乎不变,电路中的故障可能是
将滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路
。(3)排除故障后继续进行实验,实验中通过观察 U 形管中左右两侧液柱的高度差来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。请列举一个与该物理研究方法相同的实验:
探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验
。(4)要探究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系,应选用
A 与 B
(选填“A 与 B”“A 与 C”或“B 与 C”)组合,并将它们串联
(选填“串联”或“并联”)接入电路进行实验。(5)调节滑动变阻器的滑片,改变电流的大小,经过多次实验发现:电阻丝的电阻和通电时间一定时,电流越大,通电导体产生的热量越
多
。(6)小雨进一步学习了解到:英国物理学家
焦耳
在 1840 年发现当电阻和通电时间一定时,电流产生的热量跟电流的二次方
成正比。解析:(1)根据欧姆定律可知,当电压不变时,电阻变小则电流变大;将滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数变大,即将滑动变阻器的滑片向左移动时电阻变小,所以应该把滑动变阻器左下端的接线柱接入电路。
(2)闭合开关后,发现电流表指针偏转角度较小,说明滑动变阻器接入电路的电阻较大;滑片左右移动时,电流表的指针偏转几乎不变,说明移动滑片不能改变滑动变阻器接入电路的阻值,则故障可能是将滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路。
(3)因为难以直接测量出电流产生热量的多少,实验中通过观察 U 形管中左右两侧液柱的高度差来比较相同时间内不同电流产生热量的多少,这样的实验方法叫转换法;在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,用海绵的凹陷程度来判断压力的作用效果采用的也是转换法。
(4)要探究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系,需要控制通过的电流大小和通电时间相等,根据串联电路中电流处处相等可知,应该选用 A 与 B 组合,并将它们串联接入电路进行实验。
(5)调节滑动变阻器的滑片,改变接入电路的总电阻,从而改变通过定值电阻的电流大小,经过多次实验后发现:电阻丝的电阻和通电时间一定时,电流越大,通电导体产生的热量越多。
(6)由物理学史可知,英国物理学家焦耳在 1840 年发现电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体的电阻、通电时间成正比,即当电阻和通电时间一定时,电流产生的热量跟电流的平方成正比。
答案:(1)如图所示。
(2)将滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路 (3)探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验 (4)A 与 B 串联 (5)多 (6)焦耳 电流的平方
答案
(1)
(2) 将滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路
(3) 探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验
(4) A 与 B、串联
(5) 多
(6) 焦耳、电流的二次方
