文档内容
3 电热器 电流的热效应
第 1 讲 焦耳定律
[学习目标]
1. 知道电流的热效应；
2. 理解焦耳定律，知道电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关；
1．电流的热效应：电流通过导体时电能 转化为内能 ，这种现象叫做电流的热效
应。
2．电热器：主要利用电流的热效应工作的装置，常见的电热器有：电炉、电烙
铁、电热毯、电水壶、电饭煲、电暖器、饮水机等。
3．焦耳定律：电流通过导体产生的热量 ，与电流的平方成 正比，与导体的电阻
成正比，与通电时间 成正比。
4．焦耳定律公式： Q= I 2 R t 。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→
秒。
5．当电流通过导体做的功 (电功)全部用来产生热量 (电热)，则有W=Q ，可用电
功公式来计算Q，如电热器、纯电阻就是这样的。
6．两类用电器
① 纯电阻用电器 ：电流通过时将电能全部 转化为内能的用电器。
② 非纯电阻用电器 ：电流通过时只有部分 电能转化为内能的用电器。
一、电流的热效应
1．电流的热效应：导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象
叫电流的热效应。
2．两类用电器：
① 纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。如电饭煲、
电炉、电熨斗、电烙铁、电取暖器、电热水器等单纯用来发热的用电器。
② 非纯电阻用电器：电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。如电风
扇、电动机、电脑、电视机等，这类用电器除部分电能转化为内能外，大部分电能
会转化成其他形式的能。
二、影响电流产生热量的因素
1．实验方法：控制变量法和转换法。电阻R/Ω
R R
1 2
电流I/A
产生热量(多/少)
2．实验步骤：
① 检查两个U形管中液柱的高度是否相平，如果不相平，则需要进行调整。
把两个密闭容器中的电阻丝串联。
② 断开开关，根据电路图连接实物，如图。检查电路，把滑动变阻器滑片 P
移到阻值最大端。
③ 闭合开关，调节滑片 P到达某位置，读出此时电流的大小(要使缩短实验时
间，电流可适当大一些)，此时电流表的示数等于电阻 R 中电流大小，电阻 R 中的
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电流等于电流表读数的一半。
④ 观察两U形管中液柱高度的变化，把实验数据填入表中。
⑤ 整理实验器材，实验完毕
⑥ 分析论证：在研究电热与电阻关系的实验中，利用两个电阻串联的电流相
等，与电阻大的密闭容器中的 U形管中液面高，说明容器内空气受热膨胀较大，温
度更高，电流通过电阻产生热量多。即在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流
通过电阻产生的热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，在电阻 R 两端再并联一个相同的电阻，并联
2
分电流，所以R 的电流就是干路 R 电流的一半。分析实验数据，电阻 R 所在容器
2 1 1
液柱上升的较高，说明R 放出热量较多。在电阻和通电时间相同时，电流越大，电
1
流通过电阻产生热量越多。
电热与通电时间的关系可以通过实验过程体现出来，对于某一个电阻丝所在容
器，通电时间越长，液柱上升的越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量
越多，没有必要再单独通过实验来探究。
通过本次实验可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间
都有关。电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
3．结论
① 在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
② 在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
③ 在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
知识点一：电流热效应
【探究重点】
注意能量的转化；注意两类用电器的区分【例题精讲】
1. 下列措施中，属于利用电流热效应的是 ( )
A．电视机的后盖有很多孔 B．电饭锅的发热板装在底部
C．与空调器相连的导线很粗 D．电脑的主机中安装微型风扇
【答案】B
【解析】
A. 电视机的后盖有许多散热片，属于防止电热的危害，故A错误；B. 电饭锅的发
热板利用的是电流的热效应，故B正确；C. 空调与导线是串联的，通过的电流及通
电时间相同，导线很粗，电阻很小，由焦耳定律知，当电流和通电时间相同时，电
阻小的产生的热量小，导线很粗属于防止电热的危害，故C错误；D. 电脑主机箱里
的小风扇具有散热的作用，属于防止电热的危害，故D错误．故选B.
点睛：所谓电流的热效应，即导体中通的电流时，其电流所做的功几乎全部转化为
电热，即该用电器主要用于发热的．据此对下面的各个选项逐次分析即可．
【巩固训练】
2. 如图所示的四种家用电器中，利用电流热效应工作的是( )
A． 抽油烟机 B． 电风扇
C． 电视机 D． 电热水壶
【答案】：D。
【解析】解：
A、吸油烟机利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应。故A错误。
B、电风扇主要是把电能转化为机械能，是利用了电流的磁效应，故B错误。
C、电视机主要是把电能转化为声能和光能，故C错误。
D、电水壶是利用了电流的热效应，来给水加热的，故D正确。
知识点二：探究电流热效应的因素
【探究重点】
注意控制变量法的应用；
【例题精讲】
3. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电
源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的
发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换
成阻值更______(填“大”或“小”)的。【答案】热效应；90；大。
【解析】[1]封口机是利用电流的热效应工作的，在电流通过时，电路中的电阻发热
温度升高从而达到工作目的。
[2]10s 内，封口机产生的热量： ；
[3]封口时把塑料袋烫坏是因为封口时产生的热量太多，据 知，在电压和时间
相同时，电阻越大，产生的热量越少，所以应将发热电阻换成阻值更大。
【巩固训练】
4. 如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两瓶中装
入质量和初温均相同的煤油，R 、R 采用如图连接方式的目的是__________。闭合
1 2
开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生的热量与
__________有关。小华用相同装置(煤油质量也相等)同时进行实验，细心的小红看
到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快，
比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红
__________(选填“能”或“不能”)初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的
电流有关。
【答案】 ①. 控制电流和通电时间相同 ②. 电阻 ③. 能
【解析】[1]由图可知，两电阻串联，目的是控制 R 和R 中的电流相同，而且还可
1 2
以控制通电时间相同。
[2]乙瓶中温度计的示数较高，可知在电流与通电时间相同的情况下，电阻越大，产
生的热量越多；说明通电导体产生的热量与电阻的大小有关。
[3]由题意可知，小华和小明用相同的装置做实验，可知加热的电阻阻值相同；但小
华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，由欧姆定律可知，小华做实验时电路中的电
流较大，此时小华这一组的煤油升温比小明的快，说明在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越大，即小红可以初步判断出通电导
体产生的热量与通过导体的电流有关。
知识点三：焦耳定律计算
【探究重点】
电热Q与电能W的关系
电热和电功是两个完全不同的概念，只有在纯电阻电路(如电热器)中，Q =
W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电
热与消耗的电能相等。则有 Q = W。
而在非纯电阻电路中，Q5A，所以从安全用电的角度考虑，应选购甲。
1 2
[2]因为乙的额定电流超过了插座的额定电流5A，使用可能导致插座烧坏，甚
至引起火灾。
5. (2020·辽宁盘锦市·中考真题)如图所示的电路中，R的阻值为10Ω，闭合开
关，电流表指针正常偏转，则电源的右端是极；滑动变阻器的滑片向左移动，电流
表示数______(填“变大”、“变小”或“不变”)，当电流表示数为 0.2A时，通
电10s，R产生的热量是______J。
【答案】变大 4J
【解析】
[1]当滑动变阻器向左滑动的时候，接入电路的阻值变小，根据欧姆定律可得，电路
中的电流变大。
[2]根据焦耳定律可得R产生的热量为
6. 如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为 、 的电阻丝，瓶
中插入温度计a、b。
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质
量、初温相同的煤油，且电阻丝的阻值 ，闭合开关一段时间，可以通过观
察______情况，判断电阻丝产生热量的多少。此方案是探究______和______相同
时，电流通过电阻丝产生的热量与______大小的关系。
(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温相同的不同液体，且电阻丝的阻值 R ______R
甲 乙
(选填“相等”或“不等”)时，可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后，小希观察到乙瓶内液体温度高一些，甲瓶内液体吸收的热量______乙瓶内液体吸收的
热量(假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同)，甲、乙两瓶内液体的比热容关系是 c
甲
______c 。(以上两空均填“大于”“小于”或“等于”)
乙
【答案】 ①. 温度计的示数的变化 ②. 电流 ③. 通电时间 ④. 电
阻 ⑤. 相等 ⑥. 等于 ⑦. 大于
【解析】(1)[1]电流通过导体产生的热量不易直接观察，本实验中通过温度计示数的
变化来反映电流产生热量的多少。
[2][3][4]由图可知，两电阻丝串联，通过的电流相同，通电时间也相同，而两电阻
丝的阻值不同，故该装置探究是电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系。
(2)[5][6][7]探究不同物质的吸热能力，应在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的
不同液体，并使甲、乙两烧瓶中电阻丝的阻值相等，即
则相同时间内两电阻丝上产生的热量相同，即甲瓶内液体吸收的热量等于乙瓶内液
体吸收的热量；因乙瓶内液体温度高一些，由 可知，甲的比热容大于乙的
比热容，即
7. (2020·广西贺州市·九年级一模)如图甲是小灯泡L的U-I图象，将此灯接入
图乙的电路中(电源电压不变)，闭合开关S 后，灯L的实际功率为2W；再闭合开关
1
S 后，电流表示数变化了0.2A，则电阻R的阻值是______Ω，此时1min内电路产
2
生的热量是______J。
【答案】20 168
【解析】
[1]闭合开关S 后，灯L的实际功率为2W，由甲图可知，电源电压为4V，此时通过
1
灯泡的电流为0.5A；再闭合开关S 后，灯与电阻并联，灯与电阻互不影响，电流表
2
示数要变大，电流表示数变化了0.2A，所以可求出电阻R的阻值是
[2]此时总电流为 所以此时1min内电路产生的热量是
8. 一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热
效率均不变）。
额定电压 电炖锅档位 额定功率/W低温 200
200V 中温 400
高温 600
（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）；
（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工
作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的
实际电压；
（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水
温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信
息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。
【答案】见解析
【解析】（1）由表中数据可知，高温的功率P =600W，由P=UI可得，在高温
高
档工作时，电路中的电流： ；
U2 (220V)2
（2）由 可得，电炖锅的电阻：R= = =121Ω，
P 400W
电炖锅在高档工作时，电能表转盘在在121s内转了20r，
20r 1
则电炖锅消耗的电能：W = = ×3.6×106J=4×104J，
实 1800r/kW⋅h 90
实际功率为：P =
W
实 =
4×104J
，
实 t 121s
由 可得，电路的实际电压：
（3）高温档消耗的电能W高=p高t高=600W×6×60s=2.16×105J，则水升高
1℃消耗的电能2.16×105J/20=1.08×104J，
低温档消耗的电能W =P t =200W×9×60s=1.08×105J，
低 低 低
则水升高1℃消耗的电能为1.08×105J/8=1.35×104J，
因为1.08×104J＜1.35×104J，且两档加热水的质量相同，所以加热等质量的
水升高1℃，高温档比低温档消耗电能少，用高温档节能。
