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我们每个家庭都有各种家用电器，电冰箱、洗衣机、电饼铛、电饭煲、电热水壶、电炉子等等。其中电饼铛、电饭煲、电热水壶、电炉子与你冬天相伴的暖宝宝原理相同，都是把电能转化为热能的装置。物理学中把电流通过导体产生热量的现象叫做电流的热效应。常见利用电流热效应工作的设备通常称为电热器.例如：

电饼铛电饭煲

电炉子电热水壶

暖宝宝

1.如何用实验探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关？2.什么是焦耳定律？3.焦耳定律适用哪些范围？4.电炉丝热得发红，为什么与他串联的导线几乎不热？

1.探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关

为了探究“电流通过导体时产生的热量的多少与什么因素有关”，课本中设计了如下图实验装置。

两个烧瓶中盛着等量的煤油,温度计显示煤油的温度。

两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝。

烧瓶A中的金属丝是铜丝,电阻比较小;烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。

●1.实验中两个烧瓶中装有等量的煤油，用温度计显示的示数表示热量的多少，温度越高说明电阻丝产生的热量越多。

●2.探究热量与电阻的关系

电阻丝RA、RB串联后分别放在两个烧瓶中，由于通电时电流相等，通电时间也相等，观察两只温度计示数，比较不同电阻丝产生的热量多少.实验发现电阻越大的瓶子温度计的示数高.

?实验结论一

在电流、通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。

本实验用到了两个物理方法：

（1）.控制变量法

两瓶都用同一种物质煤油；质量相等；电阻丝RA、RB串联电流相等，通电时间相等。

（2）.转换法

用温度计显示的温度高低来说明电热丝产生热量的多少。

●3.探究热量与电流的关系

仍然用控制变量法，取同一个烧瓶RB,通电时间相同，改变电流的大小，观察比较前后两次温度计示数的大小.实验发现电流大时温度计的示数高.

?实验结论二

在通电时间和电阻相同时，电流越大产生的热量越多。

●实验和事实说明：

?结论三

电流和电阻相同时，通电时间越长，产生的热量就越多。

密闭容器中盛有质量相等的煤油（或其他液体），当电阻产生热量时，U形管红色液体产生高度差，通过U形管高度差的大小，说明电流通过电阻产生热量的多少。（仍然用转换法）

这样改进的好处是实验操作简单，实验时间短效果明显。

?探究“电流一定时，电流通过导体产生的热量与电阻的关系”实验装置如下图：（控制变量法：串联电路的电流都相等）

实验结论：

在电流、通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。

?探究“电阻一定时，电流通过导体产生的热量与电流的关系”实验装置如下图：（控制变量法：电阻相等）

实验电路原理图解：

实验结论：

在通电时间和电阻相同时，电流越大产生的热量越多。

2.焦耳定律

英国物理学家焦耳做了大量实验,于年精确地得出了电流产生的热量

跟电流、电阻和通电时间的关系:

（1）定律内容：

电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,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(Joulelaw)。

（2）公式

焦耳定律可以用下面的公式表示

Q=I2Rt

（3）单位

符号的意义及单位

Q—热量—焦耳(J)

R—电阻—欧姆(Ω)

I—电流—安掊(A)

t—时间—秒(s)

3.焦耳定律的适用范围

在纯电阻电路中，电流通过导体时,如果电能全部转化为热,而没有同时转化为其他形式的能量。

那么,电流产生的热量Q就等于消耗的电能W=UIt

即Q=W=UIt=I2Rt

4.解释

为什么电炉子工作时，电炉丝热得发红而连接的导线几乎不热？

分析：

导线与电炉丝串联电流相等，通电时间也相等，由于导线的电阻很小，而电阻丝的电阻很大，在电流、通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以导线几乎不热。

1.（河北34题）

用如图甲所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”相同烧瓶内装满了煤油.（1）烧瓶中装入的煤油是（选填“导体”或“绝缘体”）.（2）请根据实物电路，在虚线框内画出对应的电路图.（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝R?与R?的阻值应.通过R?的电流通过R?的电流.（4）通电一段时间后，乙瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明.（5）小红用如图乙所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经多次测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像，根据焦耳定律可知，图丙能正确反映h—I关系的是.用Q=I2Rt可以计算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因.

2.(部阳)(8分)

同学们准备了学生电源,滑动变阻器、电流表、开关、导线还有完全相同的甲、乙两烧瓶,其中分别装有电阻丝R甲、R乙和相同的温度计,连接了如图所示的电路,进行实验探究.

(1)小明利用这套装置比较甲、乙两瓶中液体的比热容,为了使两种液体在一

定时间内吸收的热量相等,他设计电路时必须满足的条件是R甲、R乙的阻值(选填“相同”或“不同”).

实验中保持液体质量相同.闭合开关,通电一段时间后,小明发现甲瓶中温度计示数升高5℃,乙瓶中温度计示数升高10℃,则(选填“甲”或“乙”)瓶中液体的比热容较小.

(2)小丽利用这套装置探究电流产生的热量跟电阻的大小是否有关,她设计电路时应使R甲、R乙阻值(选填“相同”或“不同”);除控制电流大小和通电时间相同外,还应控制液体的种类和相同.

3.(北部湾经济区)

如图所示,两个透明容器中密闭着等量的空气,A、B两U形管内的液面相平,电阻丝的电阻R1=R2=R3小明用图示装置进行实验,探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关,下列说法正确的是()

A.此实验在探究电热Q与电阻R是否有关

B.通过R1的电流和通过R2的电流大小相等

C.电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等

D.通电后,A管的液面将会比B管的液面高

参

考

答

案

在

下

边

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1.（1）绝缘体（2）如答图所示（3）相等小于（4）在通电时间和电阻相同情况下，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多.（5）A不能.电动机工作时，消耗的电能为W=UIt，但其消耗的电能转化为机械能和内能，则WQ=I2Rt,所以电流通过有些用电器时，其产生的热量是不能用Q=UIt来计算的.2.（1）相同乙（2）不同质量3.D作者系山东省济南市莱芜区，中学高级物理教师，致力于初中物理教材教法和中考试题研究，创建“初中物理同步”

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