第四节
科学探究：电流的热效应
1.知道并会探究电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。
2.掌握焦耳定律的内容及其数学表达式。
3.了解电功与电热的关系。
电油炸锅
电饭煲
电熨斗
电取暖器
电烤箱
电热水器
电烙铁
电热水壶
电热毯
这些常见家用电器的共同特点：
1.电流通过导体时电能转化为热能的现象叫做电流的热效应。
2.利用电流的热效应工作的电器叫做电热器。
3.电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制和调节等
优点。
缺点：浪费电能，造成电线老化,影响用电器使用寿命。
电流的热效应有什么利和弊？
电流的热效应与哪些因素有关？
点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？
导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不是很热？说明什么？
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？
首先猜测电流I、电阻R、时间t三者对电流产生的热量Q的多少有影响，然后对电流I、电阻R、时间t三者进行探究。
控制电流I、时间t相同:研究电阻R变化→ 对电热Q的影响
控制电阻R、时间t相同:研究电流I变化→对电热Q的影响
控制电阻R、电流I相同:研究时间t变化→对电热Q的影响
控
制
变
量
法
探究实验用什么物理方法？
电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见
也摸不着，如何测量呢？
既看不见也摸不着的科学量
既看得见也能测量的科学量
转化
转化
让电流产生的热量被气体吸收，通过观察气体的热膨胀（观察玻璃导管内的水柱升降）来测量。
控制电阻R、电流I相同:研究通电时间t变化→ 对电热Q的影响
结论：在电阻通过电流Ｉ相同时，电流产生热量多少与通电时间t长短有关，并且通电时间t越长电流产生热量越多。
每隔一分钟记录一下温度计的示数
控制电阻R、时间t相同:研究电流I变化→对电热Q的
影响
结论：在电阻Ｒ和通电时间t相同时，电流产生热量多少与通过导体的电流Ｉ大小有关，并且电流Ｉ越大，电流产生热量越多。
相同时间内通过R的电流为Ｉ，移动R0的滑片,使通过R的电流为0.5Ｉ。比较R两次所产热的多少
控制电流I、时间t相同:研究电阻R变化→对电热Q的影响
结论：在电流I和通电时间t相同时，电流产生热量多少与导体的电阻Ｒ大小有关，并且电阻Ｒ越大，电流产生热量越多。
电流通过导体所产生的热量与导体的电阻
大小成正比，与电流的平方成正比，与通
电时间成正比。
焦耳定律(Ｑ＝Ｉ２Ｒt)
总结论
焦耳（1818～1889），英国物理学家。1818年 12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德，1889年10月11日卒于塞尔。
焦耳定律的发现者
焦耳定律的理论推导
电流通过纯电阻导体时所做电功W=UIt
电流通过纯电阻导体时所做电
功全部转化为电热Q=W=UIt
对于纯电阻导体U=IR
Q=W=UIt=IRIt=I2Rt
问题1. 灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出来。这是为什么?
灯泡的电阻比电线的大得多，产生的热量更多。
问题2. 假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？
大功率用电器的电流过大，引起导线发热过多。
问题3.电路中负荷过大有什么危险？为什么？
电路中负荷过大时，使电路中电流增大，按Q=I2Rt计算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。
显然，我们希望热量更多地集中在电炉的发热体上，而不是与电炉相连的导线上。根据今天所学的焦耳定律Q=I2Rt ，你对发热体和导线的材料有何建议？
发热体：电阻率大、熔点高
导线：电阻率小、熔点高
请你当设计师：
电流热效应的利用
制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高）
制白炽灯
制保险丝（要求保险丝材料电阻率大、熔点低）
导线上的热损耗应尽量减少。
家用导线一般用电阻率很小的铜导线。
高压导线又都是采用升高电压减少电流的方法来减少热损耗。
预计未来导线可用超导体从而避免电流在导线上的热损耗。
无用的电流热效应应尽量减少
1.一个20Ω的电阻，通过0.5A的电流2min，电阻上
消耗的电能是_____,释放热量为______。
2.一个电阻通过0.2A的电流5min，电阻上产生的热
量为600J，这个电阻的阻值是___ Ω。
3.一个200Ω的电阻通电2min，电阻上消耗的电能是
4.5×104J,则通过电阻的电流是______。
600J
600J
50
1.37A
5.两个电热器的电阻之比为4︰3，通过相同的电
流，在相等的时间里产生的热量之比为_____；若两
个电热器的电阻相同，通过的电流之比为1︰3，在
相等的时间里产生的热量之比为______。
4︰3
1︰9
4.一个40Ω的电阻，通过0.3A的电流，则通电
______min释放热量为2160J。
10
6.当0.2A的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使
通过的电流增加到0.4A时，在相同的时间内产生的热量
为Q2，那么Q2是Q1的(　 )
A.2倍 B.4倍　
C.0.25倍　 D.0.5倍
B
1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为热能的现象。
2.电热器：利用电流的热效应工作的用电器。
3.焦耳定律：
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。
公式：Q=I2Rt。
只要不放弃努力和追求，小草也有点缀春天的价值。