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电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关

更新时间:2024-05-14

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这是人民教育版九年级课本第4节焦耳定理优秀讲义ppt。 9个配套教学资源9讲,其中9讲包括时间与热的关系wmv、热效应wmv、焦耳定理flv、猜想wmv、电流与热的关系wmv、电阻与热的关系wmv,其中其中PPT有46页。 欢迎下载使用。fyv物理好资源网(原物理ok网)

1、了解电压的发热效应。 2.了解焦耳定理的内容、公式、单位及应用。 3、了解使用场所和技巧,避免电热。 4.进一步理解焦耳定理。fyv物理好资源网(原物理ok网)

生活中,很多家用电器在通电后,都会伴随发热现象。 请举个例子。fyv物理好资源网(原物理ok网)

当电压通过导体时,电能转化为内能。 这些现象称为电压热效应。fyv物理好资源网(原物理ok网)

实验一:研究电热与内阻的关系fyv物理好资源网(原物理ok网)

电压通过导体时产生多少热量与什么原因有关?fyv物理好资源网(原物理ok网)

电压通过导体时形成的热量与时间的关系fyv物理好资源网(原物理ok网)

在电阻和电压一定的情况下,通电时间越长,电流产生的热量就越多。fyv物理好资源网(原物理ok网)

电压通过导体时形成的热量与内阻的关系fyv物理好资源网(原物理ok网)

在通电时间和电压相同的情况下,内阻的阻值越大,形成的热量就越多。fyv物理好资源网(原物理ok网)

电压通过导体时形成的热量与电压大小的关系fyv物理好资源网(原物理ok网)

在通电时间和内阻相同的情况下,通过内阻的电压越大,形成的热量就越多。fyv物理好资源网(原物理ok网)

焦耳(James Jule,1818-1889),美国化学家。 在过去的 40 年里,人们进行了 400 多次实验来研究热与功之间的关系。 通过大量实验,1840年首次准确确定了电压产生的热量与电压、电阻和通电时间的关系。fyv物理好资源网(原物理ok网)

电压通过导体产生的热量与电压的平方成反比,与导体的电阻成反比,与通电时间成反比。fyv物理好资源网(原物理ok网)

焦耳定理适用于任何家用电器的热量估算,Q=W=UIt=Pt=U2/Rt也可用于估算只有电压热效应的电路的热量。fyv物理好资源网(原物理ok网)

纯内阻电路:W总=Q放=Pt=UIt=U2/Rt=I2Rtfyv物理好资源网(原物理ok网)

非纯内阻电路:>Q(=UIt=+Q)fyv物理好资源网(原物理ok网)

(1)纯内阻家用电器:当电压通过导体时,将电能全部转化为热能的家用电器,如炖锅、电炉等单纯用于取暖的家用电器。fyv物理好资源网(原物理ok网)

(2)非纯内阻的家用电器:当电压通过导体时,只有部分电能转化为热能,如电动吊扇、电视机等家用电器。 电能被转换成其他形式的能量。fyv物理好资源网(原物理ok网)

用Q=t求纯内阻电路中的电热fyv物理好资源网(原物理ok网)

1、当电压通过导体时,如果电能全部转化为内能而不同时转化为其他形式的能量,则电压产生的热量Q等于消耗的电能W,即即,Q=W=UIt=I2Rt 如:电暖器、烤箱、电炉等。fyv物理好资源网(原物理ok网)

2、风机工作时消耗的电能主要转化为电机的机械能:fyv物理好资源网(原物理ok网)

【例1】冬天,王刚的朋友在使用电热毯时发现电热毯有低温块和高温块,于是设计了电热毯的模拟电路图A和B(取暖电线相当于电热毯的内部发热电阻)。fyv物理好资源网(原物理ok网)

(1)图A中有定值内阻R1(置于电热毯外侧)和电热丝R2,请说明开关S1、S2应处于什么状态才能使电热毯保持高温? 并写出电热毯在高温下的发热功率的表达式。fyv物理好资源网(原物理ok网)

分析:所谓“档位”问题,一般是在恒流条件下改变电路内阻,从而改变家用电器的电功率,所以常用公式P=U2/R来判断,R越大,P越小,为低档; R越小,P越大,就是高档位。fyv物理好资源网(原物理ok网)

解决方法:(1)S1闭合,S2断路; 电热毯高温加热功率:fyv物理好资源网(原物理ok网)

(2)图B中有两根电热丝R2、R3,请说明开关S1、S2应处于什么状态才能使电热毯保持低温? 并写出电热毯在低温下的发热功率的表达式。fyv物理好资源网(原物理ok网)

纯电阻电路焦耳定律_焦耳小偷逆变电路_基尔霍夫电路定律fyv物理好资源网(原物理ok网)

(2) S1、S2均闭合; 电热毯低温加热功率:fyv物理好资源网(原物理ok网)

(3) 请强调你认为较好的电路,并说明理由。fyv物理好资源网(原物理ok网)

较好的电路是B纯电阻电路焦耳定律,因为在A电路中,R1放在电热毯外面,高温阻断时R1会发热,浪费电能。fyv物理好资源网(原物理ok网)

额定电流相同的灯泡,额定功率越大,内阻越小,正常工作时单位时间发热量也越大。 而根据焦耳定理,内阻越大,单位时间内产生的热量就越多。 两者其实是矛盾的,这是怎么回事?fyv物理好资源网(原物理ok网)

答:后者说的是内阻越小,正常工作时单位时间内发热量越大,前提是电流相同; 而前者说的是内阻越大,单位时间内产生的热量越多,前提是电压相同,两者并不矛盾。 所以在应用公式的时候要特别注意条件。fyv物理好资源网(原物理ok网)

当电压通过导体时,使导体只产生热量的家用电器依靠电压的热效应。 这类家用电器称为电暖器,电暖器的主要部件是发热体。fyv物理好资源网(原物理ok网)

电取暖器的优点:清洁卫生,无环境污染,热效率高,可方便地控制和调节体温。fyv物理好资源网(原物理ok网)

很多时候,我们都不希望电器的本体温度过低。 例如:电视机后盖有很多通风散热孔; 笔记本在运行时需要使用微型风扇及时散热等等。fyv物理好资源网(原物理ok网)

1、降低内阻(更换导线) 2、促进散热(散热孔、散热片、散热风扇等)fyv物理好资源网(原物理ok网)

轻则被家用电器烧毁; 如果它很重,会引起火灾。fyv物理好资源网(原物理ok网)

电功是指电压通过电路所做的功。 它的大小表示电路消耗电能的多少,也表示有多少电能转化为其他形式的能量。 电热是指电压通过电路做功,将电能转化为内能的部分。 两者的含义不同,是两个不同的概念。fyv物理好资源网(原物理ok网)

①在纯内阻电路中,电压所做的功只是转化为内能,电路消耗的电能与产生的内能在数值上是相等的,即W=Q,如电灯,电炉、电暖器、电熨斗等。 ②在非纯内阻电路中,如富电机、电解槽等,电压所做的功一部分转化为内能,大部分转化为机械能。 通过线圈内阻R的电压仍然使线圈发热,形成热量Q=I2Rt,但此时Q≠W,但Q<W,即W=Q+机械能。fyv物理好资源网(原物理ok网)

例2 电机线圈的内阻为1Ω,当线圈两端的电流为2V,电压为0.8A,此时电机工作正常。 (1)在计算电机正常运行1分钟所消耗的电能时,有两种不同的解法:小明的解法:W=UIt=2V×0.8A×60s=96J; 小华的解法:W=I2Rt=( 0.8A)2×1Ω×60s=38.4J 哪位朋友觉得对,请评判并说明理由。 (2)电机正常运转1分钟所转换的机械能是多少?fyv物理好资源网(原物理ok网)

解法:(1)小明的解法正确。 由于电机是一个非纯内阻电路,其电压、电流和电阻的关系不满足欧姆定理,所以含有电机的电路不能用含有欧姆定理的推导公式计算电功率。fyv物理好资源网(原物理ok网)

(2)电机在1min内形成的电热为:Q=I2Rt=(0.8A)2×1Ω×60s=38.4J; 1min内,该电机转化的机械能为:W机=WQ=96J-38.4 J=57.6Jfyv物理好资源网(原物理ok网)

例3 小明家买了一个低、中、高三档电烤箱,如图所示为简化的内部电路图,开关S1可分别与触点a、b接通。 已知:R1=48.4Ω,R2=96.8Ω,电源电流不变。 请分析并回答下列问题:fyv物理好资源网(原物理ok网)

(1)当开关S1置于b端,S2断开时,电烤箱处于第几档? 解释为什么。 (2) 电烤箱在中间档位工作时,消耗多少电能? (3) 电烤箱在高档工作时,加热食物6分钟,耗电量是多少?fyv物理好资源网(原物理ok网)

解决方法:(1)低档。 当开关S1置于b端,S2断开时,内阻R1、R2串联,电路中阻值最大。 可见此时电功率最小,为低档。fyv物理好资源网(原物理ok网)

(2)当开关S1置于b端,S2闭合时,处于中间档位,电烤箱消耗的电功率为fyv物理好资源网(原物理ok网)

电烤箱消耗的电能W=P总t=1.5×103W×6×60s=5.4×105Jfyv物理好资源网(原物理ok网)

(3) 当S1置于a端,S2闭合时,电烤箱处于高速档,内阻R1和R2并联,电烤箱消耗的总功率为fyv物理好资源网(原物理ok网)

例4是如图所示的烤箱实物图,图A是其内部电路图,图B是简化电路图。 具有“高温煮饭”和“焖饭、保温”两档,由温控开关手动控制。 烹调时,先按下温控开关按钮; 当达到设定的湿度时(米饭已经蒸熟),按钮会手动弹出。fyv物理好资源网(原物理ok网)

(1) 对比观察图(A)和图(B),当温控开关按钮未按下时纯电阻电路焦耳定律,“烹调回路部分”与“保温回路部分”的关系为_____(选配) “串联”或“并联”); 按下温控开关按钮,“烹调电路部分”电流为____V,“保温电路部分”将(选择“工作”或“不工作”); 温控开关按钮弹响 启动后,电路中的电压比之前_____(可选填“大”或“小”)。fyv物理好资源网(原物理ok网)

(2)按下温控开关按钮时,烘箱电路总功率为1100W。 求:“烹调电路部分”的内阻R1。fyv物理好资源网(原物理ok网)

当按下温控开关按钮时,电路中只有R1工作。fyv物理好资源网(原物理ok网)

(3)温控开关按钮弹起后,烤箱电路总功率为44W。 求:①电路中的电压; ②“绝缘电路部分”的内阻R2。fyv物理好资源网(原物理ok网)

当温控开关按钮弹起时,R1、R2串联。fyv物理好资源网(原物理ok网)

焦耳小偷逆变电路_基尔霍夫电路定律_纯电阻电路焦耳定律fyv物理好资源网(原物理ok网)

R2=-R1=1100Ω-44Ω=1056Ωfyv物理好资源网(原物理ok网)

(4) 可知,只有当指示灯和限流器两端的电流与电源相差不大时,指示灯才会发光。 请说明温控开关按钮弹起时红灯不亮黄灯亮的原因,通过相关估算分析。fyv物理好资源网(原物理ok网)

当温控开关按钮弹起时,R1、R2串联。 由于U1=I′R1=0.2A×44Ω=8.8V<<=U-U1=220V-8.8V=211.2V≈220V,所以红灯灭,黄灯亮。fyv物理好资源网(原物理ok网)

1、标有“220V,2A”的电机,其线圈内阻为5Ω。 正常工作一分钟,耗电量是多少? 线圈中形成了多少热量? 如果没有其他能量损失,则获得多少机械能?fyv物理好资源网(原物理ok网)

解:功耗为:W total=UIt=220V×2A×60s=fyv物理好资源网(原物理ok网)

线圈中形成的热量为:Q=I2Rt=(2A)2×5Ω×60s=1200Jfyv物理好资源网(原物理ok网)

得到的机械能为:W机=W总-Q=-1200J=fyv物理好资源网(原物理ok网)

Q=I2Rt=(0.6A)2×60W×300s=6480Jfyv物理好资源网(原物理ok网)

2、在36V电源两端接一根60Ω内阻线,5分钟会产生多少热量?fyv物理好资源网(原物理ok网)

答:5分钟内总共形成6480焦耳的热量。fyv物理好资源网(原物理ok网)

3、下列情况不属于避免电热危害的是() A.电视机后盖有很多孔 B.笔记本机箱内有一个小吊扇 C.电机壳内有很多散热片 D.电器长期不用,偶尔通电fyv物理好资源网(原物理ok网)

分析:如果电器长期不用,上面可能会积聚一些冷空气,加速电器的腐蚀和老化。 应每隔一段时间通电一次,借助电压的热效应排除电器内的冷气。 前三项措施可以促进散热,避免因电热导致家电温升过低带来的危害。fyv物理好资源网(原物理ok网)

在本课中,我们学习了电热形成的原因、影响电热形成量的因素、焦耳定理以及纯内阻电路中电热的估算。 在设计实验的时候,一定要有控制变量的思想。 在解释一个化学量与另一个数学量的关系时,一定要指出条件。 在数量不变的情况下,存在这样的关系,使得我们可以 表达的越来越严格。 同时学习了电加热的使用和避免,以及电加热的综合应用。 电加热广泛存在于生产和日常生活中。 要从应用和危害两个方面认识电暖气,注意辩证分析问题。 同时,要善于观察生活,以理论指导实践,领悟生活中的科学。fyv物理好资源网(原物理ok网)

1.从课后习题中选择; 2.完成练习册上的练习。fyv物理好资源网(原物理ok网)

(详见教材P102动脑学数学)fyv物理好资源网(原物理ok网)

1、导体内阻为2Ω,通2A电压时,1分钟内形成多少焦耳热?fyv物理好资源网(原物理ok网)

解:Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×60s=480J。fyv物理好资源网(原物理ok网)

2、额定功率为450W的电饭煲在额定电流下使用,每分钟会产生多少热量?fyv物理好资源网(原物理ok网)

解:Q=W=Pt=450W×1×60s=2.7×104J。fyv物理好资源网(原物理ok网)

3、电烙铁的额定电流为220V,在额定电流下工作时的内阻为1210Ω。 它的额定功率是多少? 电流通电10分钟会产生多少热量?fyv物理好资源网(原物理ok网)

形成的热量Q=W=Pt=40W×10×60s=2.4×104Jfyv物理好资源网(原物理ok网)

4、某校师生制作电烤箱。 电烤箱内阻丝通过5A电压时,每分钟可形成6.6×104J的热量。 求此电烤箱工作时的电功率和内电阻丝的内阻值。fyv物理好资源网(原物理ok网)

5、电压的热效应有时对我们是有益的,我们利用它; 有时它对我们是有害的,需要减少电压产生的热量,或者尽快补充产生的热量。 (1)列举两个在生活或生产中利用电压热效应的例子; (2) 列举在生活或生产中为避免电压热效应危害所采取的两种措施。fyv物理好资源网(原物理ok网)

解决办法:(1)比如炖锅、电热水器是靠电压的热效应加热的。 (2)电视机后盖有很多通风散热孔; 电机外壳有许多翼形散热片。 使用时,连在转轴上的扇叶也将空气吹向散热片。 这个措施是为了降温。fyv物理好资源网(原物理ok网)

6、在家庭电路中,有时线材粗细不够,需要连接两根线,而连接处往往比其他地方更容易发热,加速老化,甚至引起火灾。 为什么?fyv物理好资源网(原物理ok网)

解决方法:导线互连处电阻大。 根据电压的热效应与内阻的关系,所接电路的内阻越大,产生的热量就越多,温度也越高。 这样的长期工作会加速老化,甚至引起火灾。fyv物理好资源网(原物理ok网)

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