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1、焦耳定律,第十八章 第节,生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。,电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。,一、电流的热效应,电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?,想想议议,提出问题：,电流产生的热量跟哪些因素有关呢？,猜想：,通电时间,电流的大小,导体电阻的大小,实验方法：,实验目的:,研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关,实验原理:,当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升.电流产生的热量越多，液面就会上升得越高.
2、我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量.,实验探究,控制变量法,演示实验,实验装置,实验1：研究电热与电阻关系,在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。,实验2：研究电热与电流关系,在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多。,观察实验,焦耳（James Prescott Joule， 18181889），英国物理学家。用 近 40 年的时间做了 400 多次实验， 研究热和功的关系。通过大量的实 验，于 1840 年最先精确地确定了电 流产生的热量与电流、电阻和通电 时间的关系。,焦 耳,1、内容：电流通过导体产生
3、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。,二、焦耳定律,QI2Rt,注意：1、公式中的Q、I、R、t各物理量针对 的是同一段导体而言的； 2、Q是I的二次方成正比； 3、计算时各物理量的单位：I 安， R欧，t秒，Q焦。,2、公式：,1当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即 Q = W = UIt = I2Rt 如：电暖器，电饭锅，电炉子等。,2当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：,WQ热,三、电能和电热关系,3、焦耳定律理论推导： 因为 W=Q 且 W=UIt U=IR 所
4、以 Q=W=UIt=(IR)It=I Rt 4、焦耳定律公式扩展： Q=W=Pt=UIt = (只适用于纯电阻电路),2,U,2,R,t,前面问到电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?,原因是电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多.,Q = I2Rt =(0.6 A)260 300 s = 6 480 J,一根 60 的电阻丝接在 36 V的
5、电源两端，在 5 min内共产生多少热量?,答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。,解:,例题,额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?,想想议议,答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。,1电热的利用,利用电热孵化器孵小鸡,用来加热,电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调
6、节温度。,四、电热的利用和防止,很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。,2电热的危害,典型例题解析,一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2 ，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时，一秒钟消耗的电能为_J，产生的热量为_J.,3800,200,解：W=UIt=380V 10A 1S=3800J,Q=I2Rt=(10A)2 2 1S=200J,1.电流通过导体时产生的热量跟_成正比，跟导体 的_成正比，跟_成正比，这个规律叫做焦耳 定律，数字 表达式是_. 2.有两根金属电阻丝，电阻分别为5
7、和15，将它们串联后 接在一个电源两端，它们的电 压之比为_，在相同的时间 内产生的热量之比为_； 如果将它们并联同一电源两极间 ，通过它们的电流之比为_，在相等的 时间内产生的热量 之比为_.,电流的平方,电阻,通电的时间,Q=I2Rt,13,13,31,31,课时训练,3.如图9-3-5所示，a、b相同容器中分别装有相同质量的水，水中的电阻丝的阻值分别 为R1和R2，且R1R2，则闭分开关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 的快慢一样 D.无法判断,B,图9-3-5,课堂小结,一、电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应 二、焦耳定律 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。 三、电能和电热关系 四、电热的利用和防止,一、电流的热效应,感谢大家敬请指导,
