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第7节电热器(LY)

发布时间:2013-12-21 15:46:59  

这些电器通电使用时都会产生一 个共同的现象是什么?其本质是 电能转化成什么形式的能? 它们通电后为什么都会发热? 电流通过任何一种导体时,都会使导体温度 升高,这种现象——叫做电流的热效应。 利用电流的热效应工作的电器——叫做电热器

这些电器中哪些是电热器?

点亮的灯泡过 一会儿会烫手

吹热风

电视机使用一段 时间后,显示器 后面发烫,

还有哪些电器是电热器(利 用电流的热效应工作)?使 用电热器有什么优点? 电烙铁 电烤炉 电热壶

优点:清洁卫生,没有环境污染; 热效率高;还可以方便地控 制和调节温度。

电热器的主要组成部 分是什么?

发热体——是由电阻率大,熔点高的电阻丝 (合金)绕在耐高温的绝缘材料上 做成的。

1、为什么电脑、电视机等 电器的机壳上都有孔? 2、现代生活中,电起火是火 灾频繁发生的主要原因。 为什么电会引起火灾? 3、电流的热效应有什么弊?

电流的热效应的弊:影响电器的寿命和引起火灾

电流通过导体产生的热的多少(热量)——叫电热。

电流通过导体产生的热 量与什么因素有关呢? 用实验怎样证明? 电流 通电时间 导体的电阻

实验 探究:决定电流产生的热量大小的因素

I和t (1)Q 与R 的关系:控制物理量______ 相同: R和 (2)Q 与I 的关系:控制物理量______t 相同: I和 (3)Q 与t 的关系:控制物理量_____ R 相同:

1、实验电路图:

Q 与R 的关系
R1 ≠ R2

Q 与t 的关系
或 观察同一电 阻在不同t 所产生的Q。
R1 > R2

Q 与I 的关系
R1 R2 R3

A

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 煤油 吸热升温膨胀情况。
那么是否有比水还要膨胀得快的物质呢? 空气

2、实验原理: 将电阻丝插到液体中,当电流通过电阻 丝时,电流产生的热量就使液体的温度升高, 体积膨胀,液面就会上升。液面上升得越高, 说明液体吸收的热量越多,即电流产生的热 量越多。所以,我们可以通过比较液面上升 的高度来比较电流产生的热量的大小. 3、研究方法: 控制变量法和转换法

4、实验装置:

课本P108图3-68 1、为什 么要用玻璃 管? 2、为什 么用煤油而 不用水? 3、为什 么煤油要充 满烧瓶?

R1相同的玻璃管 > R2
煤油 R1 > R 2

R1 > R2

5、实验操作: (1)连

接实验装置,标出 玻璃管内液面的位置。

(2)闭合开关,记下电流表 读数,t1时间后,观察并标出两根玻璃管内液面的 位置;t2时间后,再观察瓶1(或瓶2)中玻璃管内液 面的位置,断开开关。 现象和结论: 1)t1时间后,玻璃管内液面上升的高度:瓶1 >瓶2

说明:当电流、通电时间相同时,导体电阻越 大,电流产生的热量越多。

R1 > R2

5、实验操作: (1)连接实验装置,标出 玻璃管内液面的位置。

(2)闭合开关,记下电流表 读数,t1时间后,观察并标出两根玻璃管内液面的 位置;t2时间后,再观察瓶1(或瓶2)中玻璃管内液 面的位置,断开开关。 现象和结论: 2)t2时间后,瓶1(瓶2)中玻璃管内液面的位置升高。

说明:当导体电阻和通过的电流相同时,通电 时间越长,电流产生的热量越多。

(3)当两根玻璃管内液面降 回原来的位置时,减 小滑动变阻器阻值, R1 > R2 闭合开关,记下电流 表读数。当通电时间 与第一次相同时,观察并标出瓶1(或瓶2)中玻 璃管内液面的位置。 现象和结论: 3)瓶1(瓶2)中玻璃管内液面上升的高度比第一次 的高。 说明:当电阻、通电时间相同时,通过导体的电 流越大,电流产生的热量越多。

焦耳定律
1840 年 , 英国科学家 焦耳通过实验研究发现: 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。

焦耳

2Rt Q=I

焦耳定律: 1、公式:Q=I2Rt 2、各量的单位:Q、I、R、t分别是焦 耳、安培、欧姆、秒。 3、意义:表示电流通过用电器有多少 电能转化为热能。

焦耳定律公式: Q =I 2R t 导线和电熨斗串联,为什 么电熨斗很热而导线并不 很热?你能解释吗? 电线和电熨斗串联,电流和通电时间都相 同,但是R导线比R熨斗小很多,由Q=I2Rt 可知 电流产生的热量Q导线比Q熨斗就少很多。

焦耳定律公式: Q =I 2R t 如果在照明电路中接入 大功率的电炉,导线将 显著发热,有可能烧坏 它的绝缘皮,甚至引起 火灾。为什么?

大功率电炉的R 较小,电路中的I 较大, 由Q=I2Rt 可知电流产生的热量就很多,导线 也就显著发热。

从能量转化的角度看,电风 扇和电饭煲有什么不同?电 流通过导体时,如果电能全 部转化成内能,电热与电功 有什么关系?
如果电能全部转化成内能,电流产生的 热量 Q 就等于电流所做的功W。即: Q = W

像电饭煲这样把电能全部转化成内能的 电器——叫纯电阻电器。

如果电能全部转化成内能, 焦耳定律也可以根据电功 和欧姆定律的公式推导出 来。你能推导出吗? 根据W= UIt和 I=U/R 推出

Q =I2 R t 的过程:

Q = W = U I t = IR I t = I 2 R t
你能推出Q = W 时,Q 的其他

计算公式吗? 当Q = W 时: Q = Pt; Q = UIt ; Q = (U2/R) ×t

Q = I2 R t 与 Q = Pt; Q =UIt ; Q =(U 2 /R )×t
有什么不同?

Q = I

2

R t 适

用于任何电路 的电热计算。

Q = U It ; Q =(U 2 / R)×t ; Q =Pt 仅适用于电功全部
用来产生电热时的电热计 算。

【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

例题:有一种新型的炊具叫电压力锅,它用 电加热,阅读这只电压力锅的铭牌,回答这 只锅正常工作15分钟能够产生多少热量?

分析:电压力锅是电热器,电能全部转 化成热能,所以有W=Q。

解:依题意得 Q = W = Pt = 900W×15×60s≈8.1×105J 答:

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=U2t/R

在家庭电路中,若同时接入如图所示的用电器,会 负载 造 成 电 路 ___________ 过 大 , 从 而 引 起 干 路 中 的 电流 焦耳 ___________过大,根据____________定律,可知 热 导线中将产生大量的__________,使导线发热,甚 至燃烧引起火灾.

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。

[训练]
1.“220V 1000W”的电动机其线圈电阻为 4欧,当它正常工作时通电1小时产生的 热量是多少焦耳? I=P/ U= 1000W/ 220V=4.6A Q=I2Rt =(4.6A安)2X 4欧X3600秒 =3X105焦----内能
W=Pt= 1000WX 3600S=3.6X106焦---总功 W大于Q

2.一只“220V,800W”的电饭锅,接在照明电路中 求:(1)电饭锅正常工作时的电流. (2)电饭锅工作时的电阻. (3)该电饭锅工作1h消耗的电能是多少? (4)它工作lh放出的热量是多少? (1) I=P/ U= 800W/ 220V=3.6A (2) R=U2/ P= (220V)2 / 800W =60.5Ω (3) W=Pt= 800WX3600S =2.88X106J (4) Q=I2Rt= ( 800W/ 220V)2 X(220V)2 / 800W X3600S= 2.88X106J

Q=W

◆电流的热效应—— 电流通过任何一种

导体时, 都会使导体温度升高的现象。 ◆电流热效应的利和弊: 利:加热、烤食品、取暖,白炽灯发光等 弊:影响电器的寿命和引起火灾 ◆电热器 —— 利用电流的热效应工作的电器 主要组成部分—— 发热体的材料—— 电阻率大,熔点高的(合金)。

◆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。 即: Q =I 2Rt ——适用于任何电路的 电热计算 ◆当如果电能全部转化成内能, W =Q 时:

Q = Pt; Q = UIt; Q = (U 2/R) ×t

仅适用于电功全 部用来产生电热 时的计算。


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