电流的热效应
图13－4－1
一 电流的热效应
电流通过导体时，导体会________的现象。
二 焦耳定律
1．实验方法：控制变量法、转换法。
2．实验结论
(1)在电流大小和通电时间相同的情况下，______越大，产生的热量__________，液体温度升高得________。
(2)在电阻阻值和通电时间相同的情况下，______越大，产生的热量__________，液体温度升高得________。
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(3)在电流大小和电阻阻值相同的情况下，______越长，产生的热量________，液体温度升高得________。
3．实验注意事项
(1)在实验探究中，烧瓶中的液体一般选择煤油，其原因是煤油______导电，而且比热容______，吸收相同的热量时升温______。
(2)选取________和________均相同的煤油。
4．焦耳定律
电流通过导体时产生的热量，跟电流的________成正比，跟导体的________成正比，跟____________成正比。用公式表示为____________。
[注意](1)纯电阻电路中， W＝Q＝UIt＝t＝I2Rt。(2)非纯电阻电路中， W>Q，计算电热只能用公式Q＝I2Rt，计算电功只能用 W＝UIt＝Pt。
三 电热的应用及其危害的防止
电流的热效应在生产、生活的各个方面应用很广泛，如电烤箱、电炉、电热毯、电烘干机等。但也有一部分用电器不需要电热，如电风扇、电视机、计算机、洗衣机等，可采用设置散热孔、散热片或在发热部位安装电风扇等方法散热。
类型一 电流的热效应
例1 将规格都是“220 V 100 W”的一台电风扇、一台电视机和一张电热毯分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是[导学号：62512055]( )
A．三个用电器产生的热量一样多
B．电风扇产生的热量最多
C．电视机产生的热量最多
D．电热毯产生的热量最多
[易混辨析]电流通过导体或用电器要做功，其做功的过程就是把电能转化为其他形式能的过程。纯电阻电路中，消耗的电能全部转化为内能，此时电功等于电热，如电热毯、电烙铁、
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电饭煲、电取暖器等；当电路中电流做功的结果除了有热量产生外，还有其他形式的能产生，如机械能、化学能、声能等，则此时电功一定大于电热，如电风扇、洗衣机、电视机等。
类型二 影响电流热效应的因素
例2 小梦选取了如图13－4－2所示的实验器材探究电流产生的热量与哪些因素有关。
图13－4－2
(1)选取两个相同的玻璃瓶，装入相同质量的煤油并插上温度计的目的是________________________________________________________________。
(2)为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，她连接了如图甲所示的电路。闭合开关，调节滑动变阻器使电流为I1，按下计时器并每隔1 min记录一次温度计的示数。她接下来的操作应该是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了探究电流产生的热量与电阻大小的关系，她连接了如图乙所示的电路，她这样做的好处是____________________________________________。
(4)该实验探究过程中应用了控制变量法，请再列举两个应用此方法的实验：①________________________________；②__________________________。
[实验点拨]探究实验中用到了控制变量法和转换法。在探究电流的热效应与电阻的关系时，保证电流、通电时间一定；在探究电流的热效应与电流的关系时，保证电阻、通电时间一定。实验中用温度计示数上升的多少来表示电阻放热的多少。
类型三 电热的计算
例3 2017·呼和浩特小王同学自制了一只“热得快”，这只“热得快”是用一根电阻为48.4 Ω的电阻丝制成，将它接在220 V的家庭电路里使用。求：
(1)该“热得快”5 min内产生的热量。
(2)为了安全，小王同学将一只工作指示灯与电阻串联使用，
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经测量电阻丝消耗的功率为原来功率的81%，求指示灯的电阻。
[方法指导]电热计算的注意事项
在计算电热时，若为纯电阻电路，则Q＝W，故可以利用Q＝W＝Pt＝UIt＝t＝I2Rt计算；若为非纯电阻电路，则只能利用Q＝I2Rt计算电热。还要注意：公式中的每一个物理量，对应的都是同一时刻、同一用电器的相关物理量。
例4 某直流电动机线圈的电阻是1.5 Ω，把它接在稳压电源上，闭合开关，电动机正常工作，通过线圈的电流是2 A，在20 s内电动机所做的机械功是1080 J。问：
(1)这段时间内，电流通过线圈产生的热量是多少？
(2)这段时间内，电流通过电动机做的功是多少？电源电压是多少？
(3)如果在工作过程中，电动机因故障卡住无法转动，此时电动机中的电流是多少？
[易混辨析]混淆实际问题中的电功与电热的原因在于不理解常用的家用电器工作时能的转化情况。电动机工作时，将电能转化为机械能和内能，则有W＝W机＋Q；其中，电流通过电动机做功W＝UIt，电流通过线圈产生的热量为Q＝I2Rt。
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课堂反馈
[电流的热效应]
1.下列几个家用电器中，以利用电流热效应工作为主的是( )
A．电冰箱 B．空调 C．洗衣机 D．电暖宝
2．如图22－1所示是探究“电流的热效应与什么因素有关”的实验。
图22－1
(1)利用甲装置可以探究电流产生热量的多少与________大小的关系。实验中需要控制玻璃瓶中液体的种类________。实验中将两个电阻串联的目的是控制________和____________相等。
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(2)利用乙装置可以探究电流产生热量的多少与________大小的关系。实验中需要控制不变的量是____________________。
3．电流通过导体时产生的热量跟电流的________成正比，跟导体的电阻成________，跟通电________成正比，这个规律叫____________，它可以用公式表示为____________。热量的国际单位是________(用符号表示)。
4．李师傅帮助学校设计了一台电保温箱，保温箱电阻丝的阻值是40 Ω，当电阻丝通过5 A电流时，30 s内产生的热量是________J。
5．电炉丝热得发红，而跟它串联的导线却几乎不发热，这是因为通过它们的电流________(选填“相等”或“不相等”)，而导线的电阻比电炉丝的电阻______(选填“小”或“大”)得多。
6．电流热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况不属于防止电热造成危害的是( )
A．电视机的后盖有许多孔 B．电动机外壳有许多散热片
C．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次 D．电脑机箱内有小风扇
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