15.4 探究电流的热效应与电阻的关系 教学目标： 1.了解电流的热效应及其在生活、生产中的应用。 2.了解焦耳定律，能够利用焦耳定律进行简单的计算。 教学重点：探索电流的热效应，并从电流功公式推导出焦耳定律。 教学难点：理解焦耳定律。 （1）灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡感觉如何？ 为什么？ （2）电风扇使用一段时间后，用手触摸电机部分感觉如何？ 为什么？ 答：热。 是电流的热效应。 当有问题的灯泡连接到电路时，相同的电流流过灯泡和电线，灯泡和电线都会发热。 然而，事实上，灯泡很热，电线产生的热量并不明显。 这是为什么？ 为什么热或不热？ 着火！ 为什么？ 在家庭电路中使用功率过大的电器可能会引起火灾。 为什么是这样？ 手烫 手不烫 在家庭电路中使用功率过大的电器可能会引起火灾。 当灯泡连接到电路时，相同的电流流过灯泡和电线，灯泡和电线都会发热。 然而，灯泡实际上很热，以至于会发光，而电线产生的热量并不明显。 要解释以上两种现象，我们必须研究：电流产生的热量与哪些因素有关？ 1.电流热效应与电阻的关系 电流热效应与电阻的关系实验 实验设备 实验目的 研究电流通过导体时产生热量的相关因素 实验原理 当电流通过电阻时电线上，电流产生的热量改变了瓶中煤油的温度，随着其上升和体积膨胀，与软木塞上方相同高度的液柱将逐渐上升。
电流产生的热量越多，液位就会上升得越高。 我们可以通过管内液面上升的高度来比较电流产生的热量。 电源、开关、烧瓶、电流表、滑动变阻器、导管、适量煤油和足够的电线。 两个相同的烧瓶充满煤油。 分别放入不同阻值的电阻丝。 通电后，导管内的煤油上升。 1、P=IU U=IRP=IU=I×IR=I2R 电流相同时，电能转化为热能时的功率与导体的电阻成正比。 即：电流相同时，电阻较大的导体在一定时间内产生的热量较多。 结论： 2、P=UII=结论：在相同电压下，电能转化为热能时的功率与导体的电阻成反比。 即：电压相同时物理学家倍曼，电阻较大的导体在一定时间内产生的热量较少。 P=在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。 在电压和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越少。 12 实验总结为：当电流相等时，一定时间内导体产生的热量与电阻成正比。 即：当电压相等时，一定时间内导体产生的热量与电阻成反比。 1、内容：电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。 2、公式：Q=I2Rt3。 单位：I-安培、R-欧姆、t-秒、Q-焦耳。 注意：热量与电流的平方成正比。 如果通过电器的电流增加到3倍，则其产生的热量增加到9倍。
英国物理学家焦耳进行了大量实验，于1840年首先准确确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间之间的关系，这就是焦耳定律。 2、电流热效应的应用与控制焦耳于1818年12月24日出生于英国曼彻斯特。他的父亲是一家啤酒厂老板。 焦耳从小就跟随父亲参加酿酒工作。 他没有受过正规教育。 年轻时，焦耳在别人的介绍下结识了著名化学家道尔顿。 道尔顿给予焦耳热情的教导。 焦耳虚心地向他学习数学、哲学和化学。 这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础。 1840年，焦耳将环形线圈放入盛有水的试管中，测量不同电流和电阻下的水温。 通过这个实验物理学家倍曼，他发现导体在一定时间内发出的热量与导体的电阻和电流的平方的乘积成正比。 四年后，俄罗斯物理学家楞次发表了大量实验结果，进一步验证了焦耳关于电流热效应结论的正确性。 因此，该定律称为焦耳-楞次定律。 焦耳活到了七十一岁。 焦耳于1889年10月11日在索福特去世。为了纪念焦耳，后人将功和能量的单位定为焦耳。 从电功率公式和欧姆定律推导出焦耳定律。 非纯电阻电路：W总计>Q（W总计=Uit=W外+Q）Q=W=UIt=I2Rt 根据欧姆定律U=IR且W=UIt。 如果电流所做的功全部用于产生热量，则Q = W 注：焦耳定律适用于任何电器的热量计算。 Q =W= Pt =UIt =I2Rt=t 也可用于计算仅具有电流热效应的电路的热量。 纯电阻电路：（仅存在电流热效应）W总计=Q放电=Pt=UIt=t=I2Rt 根据焦耳定律可知，日常生活中电器工作时，会产生电热。 如何合理使用电热并防止电热造成的损坏？ 有什么危害？2. 电流热效应的应用与控制 电热的利用与预防