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1、第第2424讲讲 焦耳定律焦耳定律黄亭市镇中学黄亭市镇中学 杨自力杨自力一、焦耳定律1、电流的热效应电流有三种效应，即：磁效应、热效应、化学效应。电流通过导体时，电能转化为磁的现象叫电流的磁效应。电流通过导体时，电能转化为热的现象叫电流的热效应。电流通过导体时，电能转化为化学能的现象叫电流的化学效应。探究电流的热效应与什么有关。 实验原理图探究方法控制变量法、转换法实验步骤实验结论实验说明电流与电阻相同时，探究电热与通电时间的关系；电流与通电时间相同时，探究电热与电阻的关系（此实验中两电阻要串联）。电阻与通电时间相同时，探究电热与电流的关系（此实验中两电阻要并联）。电热与通电时间、电流大小、电
2、阻大小有关。两烧瓶中煤油的初温要相等。选用煤油的原因：因为煤油的比热容小，在相同条件下吸热，温度升高较快，易进行观察；煤油是绝缘体，不易导电。2、焦耳定律内容公式适用情况注意事项电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。Q=I2Rt适用于所有电路各物理量都对应同一段电路或同一个导体。焦耳定律是对电流热效应规律的定量描述。推导公式Q=UIt=U2Rt练习1、一导体的电阻为100，通过它的电流为2A，求1min产热多少？2、一电热器接在200V电源上时，通过它的电流为5A，求10min产热为多少？3、一电饭锅在煮饭时，接入电路的电阻为44，求10min产热为
3、多少？4、一电热器的功率为1000W，求它正常工作1h可以消耗多少电能？产热多少？Q=I2Rt=(2A)210060S=2.4104JQ=UIt=200V5A60s10=6105JQ=U2Rt =(220V)24460s10=6.6105JQ=W=Pt=1000W3600s=3.6106J3、电热与电能的关系物理量电能 （电功）电热计算公式耗电快慢的表示关系举例举例W=Pt=UItQ=I2RtP电=UIP热=I2R在纯电阻电路中：W=Q； P电=P热在非纯电阻电路中： WQ； P电P热电炉产热灯泡发光电动机工作4、电热的利用和防止A、电热的利用电热器原理组成优点举例电流的热效应主要组成部分发热
4、体，发热体由电阻率较大、熔点较高的合金丝绕在绝缘体材料上做成。清洁卫生，无污染。热效率高。控制方别。白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电烤箱、电烘箱等。B、电热的防止方法：利用散热窗、散热片、风扇吹风等方法加快热的散失。举例：、电动机、发电机、电视机、收录机、电冰箱、计算机等。练习：1、下列各用电器在工作时是利用电热为（ ）A、电吹风、 B、 电视机、 C、电风扇 D、洗衣机2、下列各用电器在工作时，要防止电热的是（ ）A、电炉 B、电饭锅 C、电烤箱 D、电脑3、下列各家用器具在使用时有环保优势的为（ ）A、煤油炉 B、火力发电 C、电蒸饭锅 D、家用煤炉ADC二、纯电阻电路与非纯电阻电路中的电
5、功与电热1、纯电阻电路与非纯电阻电路中的概念：纯电阻电路：电能全部转化为内能的电路（如：含有电热器的电路）也称为电热类电路。非纯电阻电路：电能只有部分转化为内能的电路（如：含有动机的电路）也称为电功类电路。物理量公式种类纯电阻电路非纯电阻电路电能电功率电热发热功率W=Pt=I2Rt=UIt=RU2tU2R=P=I2R=UI=WtQ=I2Rt=UIt=RU2tU2R=P热=I2R=UI=WtW=UIt=PtQ=I2RtP热=I2RWtP=UI2、纯电阻电路与非纯电阻电路的比较三、电热器多挡功率问题1、理解“高挡”与“低挡”：电热器的电压不变，电路中的两根电阻丝（或多根）组合，可以有多个电阻值，这
6、样就出现了多挡功率问题。根据公式 可知:U2RP热=电压一定时，电功率与电阻成反比，故高温挡时总电阻最小。（一般电阻丝并联）；低温挡时总电阻最大（一般电阻丝串联）2、多挡电热器常见电路设计：UR1R2SAB单刀双掷式UR1R2S1S2AB三挡式UR1R2S1S2S2并联式UR1R2S串联式练习1、圆圆同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时采用了如图示的实验装置，请仔观察甲、乙两图。510甲55555乙A、实验中通过观察两个U型管中 的变化来比较电阻丝产生的热量的多少。液面高度B、你认为图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系。电阻510甲55555乙C、由图
7、乙所示的实验现象可以得到的结论旨：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的 越大，电阻产生的热量越多。电阻D、该实验采取的探究方法是 。控制变量法转换法2、如图所示是一种家用电烤箱内部结构电路简图，它有高、中、低三个档位？已知R1=120，R2=240。求：S1S2S3R2R1220VA、闭合S1、S3，断开S2时，电烤箱处于什么档位？电路中的电流是多少？解：闭合开关S1、S3，断开S2时，R1与R2并联，电路中电阻最小。由P=U2/R可知，此时电功率最大，故电烤箱处于高温档位。=1+2=UR1+UR2=220V120+220V240=2.75AS1S2S3R2R1220VB、闭合S3，断
8、开S1、S2时，通电1分钟电路中电流产生的热量是多少？解：闭合S3，断开S1、S2时，R2断路，只有R1有用。U2R1Q=t =（220V）212060s=2.42104JC、当电烤箱处于低温档位时，它消耗的电功率是多大？（保留一位小数）解：当电烤箱处于低温档位时，R1与R2应当串联。U2R总P=U2R1+R2=（220V）2120+240=134.4W3、电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V的电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：A、每分钟该电动机消耗的电能是多少？B、已知电流通过导体产生的热量为Q=2Rt，若该电动机机线圈的电阻是0.4，则线圈分钟产生多少热量？解：W=Ut=220V 50A 60s=6.6 105J解：Q=2Rt=（50A）2 0.4 60s=6.0 104JC、这台电动机每分钟所做的机械功是多少？解：解：W W机机=W-Q= 6.6 =W-Q= 6.6 10105 5J- 6.0 J- 6.0 10 104 4J J =6.0 =6.0 10 105 5J J
