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3-7电热器

发布时间:2013-11-21 10:36:20  

你认识这些物品吗?





议一议
1、灯泡发光一段时间后,用手触摸灯泡, 有什么感觉? 2、电风扇使用一段时间后,用手触摸电动 机部分有什么感觉?你知道这是为什么吗? 用电器发烫 这是由于电流通过用电器时 用电器发热现象,导致用电 器温度升高

当电流通过各种导体时会使导体的温 度升高,这种现象叫电流的热效应。

各种各样的电热器都是 利用电流的热效应工作的。 电热器的主要部件是:发热体
电能→热(内)能

认识各种电热器,找出它们的共同点

电饭煲

电熨斗 电吹风 电热 水壶

电热毯

(1)电能转化为热能
(2)工作原理:电流 的热效应

讨 论

1、你还知道哪些电器是利用 电流的热效应工作的?

讨 论

2、电流的热效应有什么利和 弊?如何防止?

二.电流热效应的利与弊 优点:无污染、热效率高、方便 控制和调节温度。
缺点:①在家庭电路中,由于长期的 电流热效应,导线外的绝缘层会加速老 化甚至会烧毁绝缘层而引发火灾; ②同时,由于电流热效应,会

影响家电的使用性能和寿命。
防止措施:加装散热系统(如散热电扇)

或为了更好散热而特别设计的结构

讨 论

3、电炉在通电时热得发红,而 连在一起的铜导线为何不怎么 烫。据你猜测可能与什么有关?

二、电流通过导体产生的热

量的多少与哪些因素有关?
?电流强弱 (I)
?电阻大小 (R) ?通电时间 (t)

话题一: 要探究电流I 、电阻R、时间t三者对电流产热Q 多少,你想用什么样的科学研究方法

控 制 变 量 法

1、控制电流I 、时间t相同: 研究电阻R变化 对电热Q的影响 2、控制电阻R、时间t相同: 研究电流I变化对电热Q的影响 3、控制电阻R、电流I相同: 研究时间t变化对电热Q的影响

话题二: 电流通过导体产热其中所产生的热既 看不见也摸不着如何测量呢? 既看不见也摸不 着的科学量 既看得见也能 测量的科学量

让电流产生的热量被水吸收,通过观察一定 质量的水升温变化来判定产热多少。

长时间才能测出的 定量科学量

短时间也可作出定 性判定的科学量

从测水温变化到观察水的热膨胀 (小导管中的液面高度变化)

水短时间内升温慢,可观察一定体积的 水吸热升温膨胀情况。

煤油

哪么是否有比水还要膨胀的快的物质呢? 空气

电流通过导体产生的热的多少跟哪些因 素有关呢?

探究1

请看演示实验并思考下面的问题:
(1)你看到什么现象? 两个U型管的液面均上升,且右边的管比左边 的管液面上升的快。 (2)你知道为什么会上升吗? 电阻丝通电后→热量,导致容器内气体体积膨 胀→玻璃管液面上升。

(3)该实验

的两个密闭容器中哪些量是相同的?变量 是什么?

两电阻丝的通电电流(串联)和通电时间相同。 (4)从上分析你能得出什么结论?
在通电电流和时间相同的情况下,电阻越大, 液面高度差大,产生的热量也越多。

探究2

请再看演示实验并思考下面的问题: (1)你看到什么现象? 两个U型管的液面均上升,且左边的管比右边 的管液面上升的快。 (2)这个实验的条件是什么? 实验中两电阻丝的电阻和通电时间相同。

(3)从上分析你能得出什么结论?
在导体的电阻和时间相同的情况下,通电电流越大, 液面高度差大,产生的热量也越多。 思 考 接在电路中的两只相同灯泡,一个是通电10分钟,另一 个是通电20分钟,哪一个产生的热量哪一个多? 通电时间越长,电流产生的热量也多。

在电流I和通电时间t相同时,电阻R越大电 流产热Q越多。 在电阻R和通电时间t相同时,电流I越大电 流产热Q越多。 在电阻R和电流I相同时,通电时间t越长电 流产热Q越多。

焦 耳 1818~1889

焦耳在1818年12月24日生于英国曼彻斯特, 他的父亲是一个酿酒厂主.焦耳自幼跟随父亲参 加酿酒劳动,没有受过正规的教育。青年时期, 在别人的介绍下,焦耳认识了著名的化学家道尔 顿.道尔顿给予了焦耳热情的教导.焦耳向他虚心 的学习了数学、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,焦耳把环形 线圈放入装水的试管内,测量不同电流强度和电 阻时的水温.通过这一实验,他发现:导体在一 定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的 平方之积成正比.四年之后,俄国物理学家楞次 公布了他的大量实验结果,从而进一步验证了焦 耳关于电流热效应之结论的正确性.因此,该定 律称为焦耳—楞次定律. 1889年10月11日,焦耳 在索福特逝世.后人为了纪念焦耳,把功和能的 单位定为焦耳.

1840年,英国的物理学家焦耳通过大量的实验最精确确定了 电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系—焦耳定律 三、焦耳定律的内容: 电流通过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,跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律 焦耳定律可用下面的公式表示:

焦耳定律的表达式:

Q = I2 R t

其中:I——通过导体的电流,单位:安(A);

R——导体的电阻,单位:欧(Ω);
t——通电时间,单位:秒(S)

Q——电流通过导体时产生的热量,单位:焦(J)

三:焦耳定律小结:
1.焦耳定律内容: 电流通过电阻时产生的热量,

跟电流的平方成正比, 跟电阻 成正比, 跟通电时间成正比。 2.公式: Q=I2Rt
3.单位: I-安,R-

欧,t-秒,Q-焦
4.意义:

表示电流通过用电器有多 少电能转化为热能。



你能猜测出电热 器中的发热体是用什么 考 特点的材料制成的吗?

【例题1】

有一种新型的炊具叫做电压力 锅,它用电加热,又具有压力锅的优点。如 图所示是一只压力锅的铭牌,问该压力锅正 常工作15分钟能够产生多少热量?

额定电压:220V 额定频率:50Hz

本题还有别的 解:当它处于正常 电压力锅 工作状态时 SUPOR 方法求解吗? CYKB50-2A I=P/U=900W/220V
额定容量:5.0L 额定功率:900W 集团有限公司 制造

Q=I2Rt= (4.09A)2×53.8Ω×15×60S ≈8.1×105J

产地:湖北武汉 地址:武汉新华下路211号 电话:027-85876363

≈4.09A R=U/I=220V/4.09A =53.8Ω

因为该用电器把电能全部转化成了热 能,所以:

Q=W=Pt=900W×15×60S 5J =8.1×10
像这样把电能全部转化成内能的用电器 有时我们称其为纯电阻电路。
纯电阻电路中,电热正好等于电功

如电热器、白炽灯等。

电吹风机和电熨斗通电时都会发热,哪种电 器可以认为将电能全部转化成内(热)能? 电吹风机 :电能转化成热能和机械能 电熨斗: 电能全部转化成内能
若电流做的功全部用来产生热量,即Q=W时,我们 能否利用电功公式和欧姆定律来推导焦耳定律呢?

∵ Q=W ∵ W=UIt 又根据欧姆定律 U=IR
∴Q=W=UIt=I2Rt

1、电能全部转化为热能时, Q=I2Rt = W=Pt =UIt 2、电能没有全部转化为热能时, Q=I2Rt < W=Pt =UIt
1、电流做多少功,就是消耗多少电能, 也就是将多少电能转化成其他形式的能。 2、纯电阻电路中,电流做多少功,就是将 多少电能转化成内能。

【例题2】
电热器的发热体材料的熔点和电阻 率有什么要求?运用焦耳定律给予 解释。

?发热体特点:电阻率大、熔点高

焦耳定律的应用
1.电热器接在220伏的电源上,它的电阻是 55欧,通电10分钟产生多少热量?
已知: U=220V R=55 欧 t=10分=600秒 求:Q 解:?利用欧姆定律算出通过电热器的电流 I=U/R=220伏/55欧=4安 ?再根据焦耳定律算出通电10分钟产生的热量 Q=I2Rt=(4安)2 × 55欧×600秒 = 5.28×105焦

答:电热器10分钟产生的热量5.28×105焦

2.如图a、b两相同容器中分别装有相等质 量的水,水中的电阻丝阻值分别为R1和R2, 且R1<R2,则闭合开关S后,a、b容器中 水温上升较快的是--------------------( ) A.a容器中的水 B.b容器中的水 C.a、b容器中的水温上升快慢一样 D.无法判断

3.一台电风扇,其线圈电阻约为5欧, 现接入220伏电路中,正常工作时电流 约为4安 , 求: (1)1分钟电风扇产生多少热量?

(2)1分钟内有多少电能转化为机械能?

4.CFXB型“220V1100W”电饭煲有两档开关, 如图所示,档2是高温烧煮,档

1是焖饭、保温。当 接档2时,电路的功率是1100瓦;当接档1时,电 路的总功率是22瓦。(虚线框内为电饭煲的简易原 理示意图) 求:(1)串联电阻R的阻值; (2)接档1时R消耗的功率; (3)用公式说明档1是否比档2省电。

R0

R

1 2

220V

5.如图所示电路,电源电压不变,电加热器电阻为 16欧并保持不变。电加热器Q放入装有一定质量水的 烧杯M中。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P置于中 点时,经4分钟将杯中水烧开(沸腾),电流表的示数 为0.6安;将滑片P置于b端,电压表的示数为18伏。 求:(1)这时电加热器两端的电压多大? (2)若烧开初始条件完全相同的一杯水,需要 多长时间?
p
a V Q 水 M S b A

6.如图甲、乙、丙是HG牌家用豆浆机的结构、铭牌和简化电路 图。某次使用时,将浸泡好的适量黄豆放入滤网内,加入清水

1000ml,制作豆 工作程序 预粉碎 浆,启动自动控制 工作时间 3min 键,豆浆机按下表 与状态 无豆浆溢出 程序正常工作。

混合预热 5 min 30℃升至80℃

粉碎 2 min溢 出100g浆 汁

煮沸 2 min80℃升 至100℃

停止

1.两次加热过程中水和豆浆汁共吸收多少热量? (视豆浆汁与水比热容相同) 2.全过程消耗电能为多少?

7.某电热器内有R1和R2两根电阻丝,在 电压不变的情况下,单独接通R1可将热 水器内水在15min内烧开,单独接通R2, 可将热水器内的水在30min内烧开,问: (1)若将R1、R2并联使用,这些水多少 时间才能沸腾?(2)若将R1、R2串联使 用,这些水多少时间才能沸腾?

练习:

1、下列家用电器,铭牌上的字样为“220V 40W”,其中 产 C 生热量最多的是 B、电风扇 C、电烙铁 ( D、一样多 ) A、普通灯泡
2、灯泡的灯丝断了搭上以后,灯会比原来更亮原因是 灯丝搭上以后灯丝粗了,电阻小了 。 3、“220V 1000W“的电动机,起线圈的电阻为4Ω当 它 正常工作时,通电1小时产生的热量是多少? 已知:U==220V W == 1000W t ==3600S

求:Q == ?
解 7:I =P/U =1000W / 220V ==50/11A Q == I2Rt==(50 / 11A)× 4 ×3600S==697J 答:略……

3、“220V 1000W“的电动机,起线圈 的电阻为4Ω当它正常工作时,通电1 小时产生的热量是多少?
已知:U==220V 求:Q == ? 解 :I =P/U =1000W / 220V ==50/11A Q == I2Rt==(50 / 11A)× 4 ×3600S==697J 答:略…… W == 1000W t ==3600S

思考题:电热器与一只阻值为24Ω的电阻串 联后接在电压恒定电源的两端,通电后电热 器的实际功率为额定功率的1 / 25,电路上 的电流为A,若去掉电阻,将电热器直接接到 电源上,则电热器的功率恰好为额定功率。 求(1)电热器与电阻串联工作时,电阻两端 的电压。 (2)电源电压 (3)电热器的额定功率


思考:我们今天学习了什么内容?

一、电 热 器
1、原理:

电热器是利用电流的热效应来工作的用电器。 2、常见的电热器:电热水器、电炉、电烙铁、 电饭锅、电熨斗、电热毯等等。 3、电热器结构

主要部分是发热体

发热体特点: ? 电阻率大 ? 熔点高

二、焦耳定律:

电流通过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,跟通电时间成正比; 其表达式: Q =I2 R t 单位:I—安,R—欧,t— 秒,Q—焦;
对于纯电阻用电器,电能全部转化为热量,可以用 注意 下面的公式进行计算:

Q=W= UI t= (U2/R)t= I2Rt=Pt。
对于不是纯电阻用电器,因为电能只有部分转化为 热量,因此:Q≠W,计算热量只能用Q =I2Rt,计算 电功用W= UI t = (U2/R)t= I2Rt=Pt 。


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