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* 17.3 探究电流热效应跟电阻的关系 学习目标 1、回忆什么是电流的热效应 2、实验探究电流的热效应和电阻的关系 3、了解电流热效应的应用与控制 在上节课，我们知道P=UI，你能用它解释下面 的问题吗？ 电炉丝接入电路中时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝串联的导线却几乎不发热。这是为什么? 问题1： 在上节课，我们知道P=UI，你能用它解释下面 的问题吗？ 为什么接在家庭电路中的灯泡，100W的要比15W的亮得多？ 问题2： 要解释上面的问题，要设计到电流的热效应跟 电阻的关系。 电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成内能，这就是电流的热效应。 试分析上面问题中电阻的大小，猜想电流的热 效应与电阻有什么关系？ 正比还是反比 活动1： 实验探究：电流热效应跟电阻的关系 同学们设计了下面的实验，探究电流相等时，电 流热效应跟电阻的关系，你能说出它的原理吗？ 正比还是反比 活动1： 实验探究：电流热效应跟电阻的关系 请你按照上面的实验方案进行实验，并记录实验 数据 相 同 相 同 相 同 时间T/s 相 同 相 同 相 同 电流I/A 电 热 (温度 oC） 电阻R/? 实验结论： 当电流一定时，导体的电阻越大，产生的热量就越多 数据处理 10 20 30 10 15 5 相 同 相 同 相 同 时 间 t/s 电 流 I/A 相 同 相 同 相 同 电 热 (温度oC ） 电 阻 R/? 实验结论： 电热与电流有关，电流越大，产生 的热量越多 数据处理 0.1 10 0.2 40 0.3 90 精确的实验表明： 在电流一定时，导体产生的热量跟电阻成正比 在电压一定时，导体产生的热量跟导体的电阻成反比 那么，电压一定时，产生的热量跟电阻有怎样的 关系呢？请将上面的实验方案加以改动，并在课外做 一做。 精确的实验表明： 正比还是反比 活动2： 分析论证：电流热效应跟电阻的关系 由欧姆定律： 在串联电路中，由P=UI，U=IP，可以得出：P=I2R 这个式子表明：电流相等时，在一定时间内，导体 产生的热量跟电阻成正比 在并联电路中，由P=UI，I=U/R，可以得出：P=U2/R 这个式子表明：电压相等时，在一定时间内，导体 产生的热量跟电阻成反比 讨论 通电导体产生的热量跟电阻到底是成正比还是成 反比？你是怎样理解的？ 电流热效应的应用与控制 早在1840年，英国物理学家焦耳通过实验研究发 现：通电导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟 导体的电阻成正比，还跟通电的时间成正比。这就是 焦耳定律 公式：Q=I2Rt 单位：I—安，R—欧，t—秒，Q—焦 电流热效应的应用与控制 电流热效应的应用很广泛： 常见电热器举例 电热器经常见，烙铁电炉真方便。 电水壶热得快，煮饭要靠电饭锅。 取暖器电暖婆，舒适得说电热毯。 电烤箱微波炉，潇洒漂亮电熨斗。 电流热效应的应用与控制 上面这些都是利用了电路的热效应。有些用电器 为避免温度过高，影响正常工作，需要采取散热措施 电流热效应的应用与控制 电视机 笔记本电脑 电冰箱 上面这些东西里都装有散热装置，你知道它们是怎 样散热的吗？你还知道哪些电器采取了散热措施？安装 了什么样的散热装置？ 课 堂 讨 论 问题1：为什么“觉察不出和灯相连的电线发热”？ 分析：因为电线和灯串联，通过它们的电流是一样大，又因为灯的电阻比电线的大得多，所以根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同时间内电流通过灯产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因此，灯泡热得发光，而电线却感觉不到热。 课 堂 讨 论 问题2. 和大功率电炉相连的电线为什么显著发热？ 分析：照明电路的电压是一定的，由P=UI可知，电路中接入大功率电炉时，通过的电流大，在电线的电阻相同的情况下，跟电炉相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多。所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同的时间内，电流通过跟电炉相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因此跟电炉相连的电线显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。 练习 1、自然界中有许多物理现