探究电流热效应跟电阻的关系教案.docx

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探究电流热效应跟电阻的关系教案

17.3探究电流热效应跟电阻的关系

情景引入:

小明冬天取暖时发现:

电暖器的电热丝热得发红,而与电热丝相连的导线却不怎么热,这是什么原因呢?

教材研究:

问题1---什么是电流的热效应?

在实际生活中我们发现:

电流通过导体时,导体会发热,这个现象叫做电流的效应。

电流的热效应的应用很广泛,如家庭中的、、、等都是利用电流的热效应的电器。

问题2--探究电流的热效应与电阻的关系

(1)请同学们看教材图17-9(a),该同学设计的实验用两个阻值不同的电阻串联,其目的是控制通过两只电阻的相等,进而比较它们的发热现象。

通过精确的实验表明:

在电流一定时,导体产生的热量跟导体的电阻成;在电压一定时,导体产生的热量跟导体的电阻成。

(2)对电流的热效应跟电阻的关系,我们可以利用欧姆定律I=U/R和公式P=UI来进行推导,

(a)将欧姆定律I=U/R变形为U=IR,代入P=UI可得出:

P=,可见当电流相同时,导体的发热功率与导体电阻成,那么,当电流相等时,在一定时间内,导体产生的热量跟电阻成。

(b)将欧姆定律I=U/R代入P=UI可得出:

P=,可见当电压相同时,导体的发热功率与导体电阻成,那么,当电压相等时,在一定时间内,导体产生的热量跟电阻成。

通过上面的分析可知,我们不能简单地说电功率与电阻成正比或是成反比,应注意条件。

典例分析:

例1.功率相同的下列四种用电器,分别接入家庭电路中,在相同时间内,通过它们的电流产生的热量最多的是()

A.电烙铁B.电风扇C.电视机D.洗衣机

解析题中给出的四个用电器只有电烙铁是”纯电阻性”的用电器,当电流通过时,消耗的电能全部转化为内能,其他三个用电器当有电流通过时,消耗的电能大部分转化为机械能、磁场能等其他形式的能,只有一部分电能转化为内能,所以通过它们的电流产生的热量最多的是电烙铁。

答案A

例2科技小组的同学用一段1100Ω的电阻丝,制作了一只电烙铁,当把它接在220V的电源上时,通过的电流是多少?

它的发热功率是多少?

解析本题考查欧姆定律和公式P=I2R的应用。

已知电阻和电压,可利用欧姆定律求出电流,进而利用公式P=I2R计算发热的功率。

答案通过电烙铁的电流为:

I=U/R=220V/1100Ω=0.2A

电烙铁的发热功率为:

P=I2R=(0.2A)2×1100Ω=44W

例3.电炉接在家庭电路中,电炉丝热得发红,而与电炉丝相连

的导线却不怎么热。

(1)请你根据这一现象提出一个需要探究的物理问题:

___________________________________________________?

(2)如图17-3-1是某同学进行实验探究的部分电路,A、B烧瓶中装有质量相等、初温相同的煤油,金属丝电阻分别为RA、RB,RA

通电一段17-3-1

时间后,发现B烧瓶中温度计的示数大些。

此现象说明:

在________和

_______相同时,_______越大,电流产生的热量越多。

解析:

本题考查了学生是否具有初步

的信息收集和信息处理能力。

小明所设计的实验

采用了控制变量的研究方法。

让电阻串联,使通过电阻的电流和通电时间相同,得出产生的热量与电阻成正比。

答案:

电流通过导体产生的热量与导体的电阻有什么关系

通过导体的电流通电时间导体的电阻

例4.今年四月,美国《科学》杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述。

这表明,在新超导体研究领域,我国取得了令人瞩目的成就。

假如人们已研制出常温下的超导体,则可以用它制作()

A.家用保险丝B.白炽灯泡的灯丝C.电炉的电阻丝D.远距离输电导线

解析:

本题是新超导材料与电热知识的应用。

主要应从超导体电阻为零着手思考,由焦耳定律(Q=I2Rt)可知,超导体不会产生热。

答案:

D

达标训练:

1.在炎热的夏天,电视机连续使用较长时间后,要停一会,但如果长期停止使用,隔一段时间要通电一次,这是因为在起作用,前者是为了,后者是为了。

2.有一根阻值为8Ω的电阻丝,接在电压为4V的电源上则该电阻的功率为W,1min电流做

J的功,电流共产生J的热量。

3.一只灯泡接在照明电路中,通过灯丝的电流强度是100mA,通电20min的过程中,有       焦耳的电能转化成了热能和光能。

4.把两个电阻R1、R2串联在电路中,R1=6Ω,R2=9Ω,在相同通电时间内,通过R1、R2的电流之比为,电流通过R1、R2产生的热量之比为。

5.家庭电路使用的电炉,电炉丝与导线是串联的,当电炉丝发热发红时,连接导线却不热,这是因为()

A.通过电炉丝的电流比通过连接导线的电流大

B.通过电炉丝的电流比通过连接导线的电流小

C.电炉丝两端电压比连接导线两端电压小

D.电炉丝的电阻比连接导线的电阻大

6.一台“220V60W”的电扇、一只“220V60W”的白炽灯、一只“220V60W”的电热器同时接在220V的电压下,相同时间内产生的热量()

A.电扇最多B.白炽灯最多C.电热器最多D.它们一样多

7.有三根电阻丝,接在电压恒定不变的电源上,产生的热量全部用来烧水,要使用同一壶水在最短的时间内烧开,那么这三根电阻丝应是()

A.三根串联B.三根并联C.两根串联起来,再跟第三根并联D.两根并联起来,再跟第三根串联

8.如图17-3-2所示电路,当S闭合时,电路中消耗的电能将

17-3-2

A.减小B.增大C.不变D.无法确定

9.如图17-3-3是“探究电流通过导体产生的热量与导体电

阻间关系”的实验装置,两阻值分别为R和2R的

电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中,每一烧瓶

里各插入一温度计。

请回答下列问题:

(1)合上开关,经过一段时间,两电阻丝产生

热量的多少是通过反映出来的;17-3-3

(2)采用这种连接方式的目的是。

10.小明和小红想利用如图17-3-4所示的装置探究“导体产生的

热量与电阻大小的关系”。

两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧

瓶A中的金属丝是铜丝,电阻比较小,烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。

温度计显示煤油的温度。

(1)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该。

(2)小红问小明“水比较容易获得,干嘛不用水代替煤油”。

对于这个问题,小明与他的同学给出了下列四种答案,你认为合理的是()

A.因为煤油有颜色便于观察17-3-4

B.因为煤油有比较大的热值

C.因为煤油有比较小的密度

D.因为煤油有比较小的比热容

(3)实验中,小明和小红发现B烧瓶中温度计的示数升高的快。

这表明:

在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越,产生的热量越多。

11.小明看到研究焦耳定律的实验装置后,将它改装成了如图17-3-5所示的一种测量未知液体比热容的装置。

测量时,分别往甲乙两瓶中装入水和待测液体,闭合开关一段时间后,再分别用17-3-5温度计测出这段时间内水和待测液体升高的温度Δt水和Δt,在不计热损失的情况下,就可以求得待测液体的比热容c=Δt水C水/Δt。

(1)为了使这一段时间内水和待测液体吸收的热量相等,小明设计的电路中必须满足的条件是________________。

(2)为了得出待测液体的比热容表达式“c=Δt水C水/Δt。

”,小明的测量方案中至少还需要的一种测量仪器是_________,目的是_________________________________________。

(3)闭合开关后,要使水和待测液体的温度升高得更快,滑动变阻器的滑片应向_________滑动。

12.一种家用电熨斗的规格为“220V1100W”,在额定电压下,这种电熨斗工作时的电流是多少?

工作1min产生的热量是多少?

13.如图17-3-6是一条电热毯电路的示意图,R0是发热电阻丝,R是串联在电路中的电阻,S是控温开关,电热毯标牌上标有”220V40W”字样,问(不考虑温度对电阻的影响);

(1)要使电热毯处于低温挡时,开关S应处于什么状态?

(2)发热电阻丝R0的阻值是多少?

17-3-6

 

(3)当电热毯处于低温挡时,电路中的电流为0.1A,则在10S内电阻丝R0产生的热量是多少?

中考试题:

1.小吴同学自制了一个简易的“电热驱蚊器”,它是利用了电流的效应工作的,发热元件是一个阻值为1.0×104Ω的电阻.当发热元件两端的电压为220V时,流过该元件的电流为mA;通电100S产生的热量为J。

解析:

通过元件的电流

I=U/R=220V/1.0×104Ω=0.022V=22mA

通电100S产生的热量Q=(U2/R)t=(220V)2/1.0×104Ω×100s=484J

答案热22484

2.电视机可以用遥控器关机而不用断开电源,这种功能叫做待机功能。

功能虽给人们带来了方便,但电视机在待机状态下仍然要消耗电能却鲜为人知。

例如,小明家的一台彩色电视机的待机功率大约是l0W。

假如他家每天平均看4h电视,看完电视后总是用遥控器关机而不断开电源。

试计算:

(1)小明家因这台电视机待机一年(按365天计)浪费的电能是多少?

(2)如果这些电能全部用来烧水,可以将多少l5℃的水加热到40℃?

如果小明同学洗一次澡需要50kg、40℃的水,这些水可供他洗多少次澡?

(3)请你就电视机待机功能的正确使用方法提出建议。

解析求用电器消耗的电能实际就是求电功,可根据公式W=Pt来计算;然后根据公式Q电=Q热=Cm△t来计算水的质量。

电视机待机时仍需要消耗电能,从节约电能和防止电视机发热而对电视机不利等因素考虑,最好不要让电视机处于待机状态。

答案

(1)小明家电视机一年的待机时间为:

t=(24-4)h×365=7300h

  一年消耗的电能为:

W=Pt=0.01kw×7300h=73kw·h

  

(2)电能全部转化为内能为:

Q=3.6×106×73J=2.628×108J

可以将mkg的水加热到规定温度,

则m==

=2502.9kg 

  可洗澡:

2505.2/50≈50次

  (3)由于电视机待机时仍需要消耗电能,所以最好不要让电视机待机,这样既可以节约电能,又可以防止电视机发热而对电视机不利。

课堂测评:

1.由于电流的效应,当电流通过电阻时会产生热量。

一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上,

通过电阻丝的电流为A,在10min内产生的热量为J。

2.某品牌饮水机加热功率、保温功率分别为950W、40W,如果饮水机一天(按24h计算)有2h

处于加热状态,其余时间处于保温状态,则这台饮水机一天共耗电Kw.h。

3.家庭电路中正在使用的两只灯泡,若甲灯比乙灯亮,则()

A.甲灯灯丝电阻一定比乙灯的大

B.甲灯两端的电压一定比乙灯的大

C.通过甲灯的电流一定比乙灯的小

D.甲灯的实际功率一定比乙灯的大

4.有两个电阻R1和R2,已知R1<R2,在电路两端电压不变的情况下,在相同时间内,电流所做电功

最多的连接方式是()

A.把R1和R2串联在电路中B.把R1和R2并联在电路中

C.把R1单独接在电路中D.把R2单独接在电路中

5.关于电热,下列说法正确的是()

A.电热是有害的

B.电热器的发热体是用熔点高,电阻大的电阻丝制成的

C.电磁炉、电风扇、电熨斗都是电热器

D.电能转化为热能时的功率跟导体的电阻成正比

6.电热炉内有两个阻值分别为R1=60Ω和R2=120Ω的发热电阻,用一个旋转开关可以实行电热

炉多挡位工作的要求,将电热炉接入家庭电路中。

(1)当电热炉只有发热电阻R1工作时,通过它的电流是多大?

 

(2)若要求电热炉发热功率最大,R1、R2应怎样连接?

求出这个最大功率。

 

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