第六节　电流的热效应
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1.了解电流的热效应跟哪些因素有关．
2．了解焦耳定律的内容、公式、单位，能
够用焦耳定律解决一些实际问题. (重点＋难
点)
3．了解白炽灯的发光原理．
一、电阻与电流的热效应
1．电流的热效应： 电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成________．
2．影响电流热效应的因素：通过研究导体通电时的发热规律这一实验可知电流热效应与导体中的_____、导体____、________有关．
内能
电流
电阻
通电时间
3．焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量，跟
_____________、____________、_________成正比．
(2)公式：Q＝____，单位：_____，符号：J.
(3)应用：制成各种电热器，如电热水器、电熨斗、电热毯、保险丝等．
电流的二次方
导体的电阻
通电时间
I2Rt
焦耳
4．热功率：在物理学中，把电热器在单位时间内消耗的________叫做热功率．公式：P＝Q/t＝I2R，单位：瓦，符号：W.
5．额定功率：额定功率是指用电器正常工作时的功率，这时加在用电器两端的电压叫
________,通过用电器的电流叫__________，电动机、电灯泡的铭牌上都标有它们的额定功率．
电能
额定电压
额定电流
想一想
1．电流通过电动机和白炽灯时的电功率和热功率相同吗？
提示：不一定．电流通过电动机时，电能主要转化成机械能，只有一部分转化成内能，这时电功率大于热功.电流通过白炽灯时,电能全部转化成内能,这时电功率等于热功率.
二、白炽灯
1．白炽灯的工作原理：白炽灯利用的是电流的________，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光．
2．电灯的发明：以美国发明家_________为代表的一批发明家，发明和改进了电灯．
热效应
爱迪生
想一想
2．20 W的白炽灯和100 W的白炽灯正常工作时谁的电阻大？
学案导引
1．焦耳定律是理论推导出来的还是实验
定律？
2．焦耳定律适用于任何电路吗？
1．焦耳定律是一个实验定律，它是经过大量实验总结出来的，它适用于任何电路中的电流产生热量的计算．
2．对焦耳定律公式Q＝I2Rt的理解．在电流和电阻一定时，热量与时间成正比；在电阻和时间一定时，热量与电流的平方成正比；在电流和时间一定时，热量与电阻成正比．
特别提醒：焦耳定律是计算电热的定律，由此可以求解热功率， 而非电功率．
(2) 只要有电阻，电流通过导体时就会产生电热,其电热的多少都可以用焦耳定律求解．
电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热,这是因为(　　)
A．通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少
B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热
C．通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多
D．铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少
【审题指导】　解答本题应从以下两点思考: (1)发热的多少取决于什么因素；(2)电炉丝和铜导线的决定发热因素中相同的是什么，不同的是什么．
【精讲精析】　电炉丝和铜导线是串联关系,故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电流通过电阻发热的公式Q＝I2Rt，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多．
因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热．
【答案】　D
变式训练
1．为了使电阻丝的热功率减为原来的一半,可采用(　　)
A．电阻不变，使电流减半
B．更换电阻丝，使其电阻减半，保持电流不变
C．更换电阻丝，使电阻和电流都减半
D．更换电阻丝，使其电阻变为原来的2倍，电流减半
学案导引
1．电动机和白炽灯在电能的转化过程中有何不同？
2．电功率是热功率吗？
2．所谓非纯电阻电路，就是电路消耗的电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能，则有：W>Q.即有UIt>I2Rt，进而得出：U>IR，所以欧姆定律不适用于非纯电阻电路．
3．分析非纯电阻电路时，要特别注意从能量角度出发去分析，只有能量关系清楚了，再代入计算各能量的公式，才能解决问题．
例如：电动机电路其能量转化关系为：电能(W)＝内能(Q)＋机械能(E)；
电能槽电路其能量转化关系为：电能(W)＝内能(Q)＋化学能(E)．
特别提醒：电功等于一段电路中电能转化为其他形式能过程中的总能量，电热是这段电
路中电能转化为其他形式能中转化为内能的
部分．
( 2012·北京四中高二检测)如图1－6－1所示，灯L上标有200 W，电动机上标有2000 W，在A、B两端加上220 V电压时，灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作时的
电阻．
图1－6－1
【思路点拨】　解答本题的关键是判断各部分是纯电阻电路还是非纯电阻电路．
【精讲精析】　A、B间总电流为I，A、B间总电压U＝220 V，A、B间消耗的总功率P＝200 W＋2000 W＝2200 W
由P＝UI
【答案】　2 Ω
【规律总结】　从能量守恒的角度分析，对于任何一个电路，各部分消耗功率之和等于该电路消耗的总动率，本题应用了该结论和串联电路上电流相等的特点解答．注意电动机是非纯电阻，和电灯串联后，电压分配和功率分配与电阻无正比关系，不能用比例法解答．
变式训练
2．一台直流电动机的额定电压为U，额定功率是P，电动机内电枢导线的电阻为R，那么它正常工作时的电流是(　　)
A．等于U/R　　　　B．等于P/U
C．大于U/R D．大于P/U
电功、电热率、电热的综合应用
 [经典案例]　(10分)有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入2.0 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A．
求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？
【审题指导】　电动机转子不转时，消耗的电能全部转化为内能，为纯电阻元件，这时欧姆定律成立，电功率和热功率相等．当电动机转动时，电动机消耗的电功率P＝P热＋
P机，P机即为电动机的输出功率．
P电＝U′I′＝2.0×1.0 W＝2.0 W(2分)
热功率P热＝I′2R＝1.02×0.5 W＝0.5 W.(2分)
由能量的转化与守恒得输出功率
P机＝P电－P热＝(2.0－0.5) W＝1.5 W．(2分)
如果电动机正常工作时，转子被卡住，则电能全部转化成内能，故其发热功率
【答案】　1.5 W　8 W
【名师点评】　(1)含电动机的电路是非纯电阻电路，要注意区分电功率和热功率，电功率P电＝IU，热功率P热＝I2R，机械功率P机＝P电 －P热．
(2)注意电动机电路中的能量转化关系．