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1、焦耳定律焦耳定律 第十五章第十五章 第节第节1课程章节用手一摸电视机后盖用手一摸电视机后盖 上周六，我们班刘炜琨同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，上周六，我们班刘炜琨同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。开，很高兴。 可是可是 后就发现，刘炜琨后就发现，刘炜琨刚看过电视。刚看过电视。122课程章节真相只有一个！真相只有一个！刘炜琨刘炜琨看看了电视！请问我是根据什了电视！请问我是根据什么判断出看了电视的呢？么判断出看了电视的呢？真相只有一个！让我来告诉你吧！真相只有一个！让我来告诉
2、你吧！因为电视机还有余热！因为电视机还有余热！ 生活中，许多用电器接通电源后，都生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。伴有热现象产生。3课程章节电热器电热器电热油汀电热油汀电电 炉炉电暖器电暖器电水电水壶壶电熨电熨斗斗电饭锅电饭锅热得热得快快电电热热器器： 利利用用电电流流做做功功将将电电能能转转化化为为内内能能的的装装置置。电流的热效应：电流的热效应：通电导体发热的现象通电导体发热的现象4课程章节一、电流的热效应一、电流的热效应 导体中有电流通过的时候，导体中有电流通过的时候，导体中有电流通过的时候，导体中有电流通过的时候，导体要发热导体要发热导体要发热导体要发热，电电电电能能能能
3、转化成转化成转化成转化成内能内能内能内能，这种现象叫做，这种现象叫做，这种现象叫做，这种现象叫做电流的热效应电流的热效应电流的热效应电流的热效应。电热器电热器电热器电热器的主要组成部分是的主要组成部分是的主要组成部分是的主要组成部分是发热体发热体发热体发热体。发热体发热体发热体发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝是由电阻率大、熔点高的电阻丝是由电阻率大、熔点高的电阻丝是由电阻率大、熔点高的电阻丝 缠绕在绝缘材料上制成的。缠绕在绝缘材料上制成的。缠绕在绝缘材料上制成的。缠绕在绝缘材料上制成的。电热器电热器电热器电热器就是利用电流的热效应工作的就是利用电流的热效应工作的就是利用电流的热效应工作的就是
4、利用电流的热效应工作的5课程章节电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热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电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? ?想想议议想想议议6课程章节提出问题提出问题提出问题提出问题电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？有关？科学探究的过程科学探究的过程科学探究的过程科学探究的过程猜想依据猜想依据合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测实验验证实验验证实验验证实验验证制定计划制定计划制定计划制定计划得出结论得出结论得出结论得
5、出结论交流讨论交流讨论交流讨论交流讨论E=mc27课程章节演示实验演示实验实验方法实验方法 实验目的实验目的 研究电流通过导体产生的研究电流通过导体产生的热量热量跟哪些跟哪些因因素素有关有关 实验原理实验原理 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的煤油煤油温度升高、体积膨胀温度升高、体积膨胀，瓶塞上面，瓶塞上面原来一样高的液柱就会逐渐上升原来一样高的液柱就会逐渐上升. .电电流产生的热量越多，液面就会上升得流产生的热量越多，液面就会上升得越高越高. .我们可以通过管中液面上升的我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量高度比较电流产生的热
6、量. . 控制变量法控制变量法物理学中对于物理学中对于多变量多变量问题，通常使问题，通常使其它量其它量相同，并相同，并改变其中改变其中一个量一个量的大小，从而使问题得到简化。我的大小，从而使问题得到简化。我们称此方法为们称此方法为控制变量法控制变量法探究电流的热效应跟哪些因素有关探究电流的热效应跟哪些因素有关 返回返回制定计划制定计划制定计划制定计划8课程章节演示电阻丝电阻丝结论：结论： 在电流、通电时间相同时在电流、通电时间相同时，阻值，阻值 大大 的电阻产生的热量多。的电阻产生的热量多。探究一：产热多少与电阻大小的关系探究一：产热多少与电阻大小的关系实验验证实验验证实验验证实验验证9课程章
7、节演示电阻丝电阻丝结论：结论： 在电流、电阻相同时在电流、电阻相同时，通电时间，通电时间 长长 的产的产生的热量多。生的热量多。探究二：产热多少与通电时间的关系探究二：产热多少与通电时间的关系实验验证实验验证实验验证实验验证10课程章节演示电阻丝电阻丝结论：结论： 在通电时间、电阻相同时在通电时间、电阻相同时，电流，电流越越 大大 的产生的热量多。的产生的热量多。探究三：产热多少与电流大小的关系探究三：产热多少与电流大小的关系返回返回实验验证实验验证实验验证实验验证11课程章节焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 4
8、0 年的时间做了年的时间做了 400 多次实验，多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实研究热和功的关系。通过大量的实验，于验，于 1840 年最先精确地确定了电年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。时间的关系。焦焦 耳耳12课程章节1内容：内容：电流通流通过导体体产生的生的热量跟量跟电流的流的二次方成正比，跟二次方成正比，跟导体的体的电阻成正阻成正比，跟通比，跟通电时间成正比。成正比。2公式：公式：Q=I2Rt3单位：焦耳（位：焦耳（J）二、焦耳定律二、焦耳定律13课程章节例例1 1：流过一根：流过一根1010欧姆的电阻丝的电流为欧姆的电
9、阻丝的电流为 2 2安培，问这根电阻丝在安培，问这根电阻丝在3030秒内产热多少？秒内产热多少？例题例题解题格式：解题格式：解题格式：解题格式：已知：已知：求：求： 解：解：答：答：电阻电阻R=10，电流，电流I=2A，时间，时间t=30s电热电热Q由焦耳定律：由焦耳定律： Q=I2Rt=22*10*30=1200（J）这根电阻丝共产热这根电阻丝共产热1200J。14课程章节Q= I2Rt=(0.6 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根一根 60 的的电阻阻丝接在接在 36 V的的电源两端，在源两端，在 5 min内共内共产生多少生多少热量量?答答: 在在 5 min 内共内
10、共产生生 6 480 J 热量。量。解解: :例例题I= = 0.6 AUR36 V60 15课程章节例题例题例例2 2：一根：一根5050欧姆的电阻丝工作了欧姆的电阻丝工作了1010秒钟后秒钟后产生产生1.8*101.8*104 4焦耳的热量，问流过这根电阻焦耳的热量，问流过这根电阻丝的电流是多少？丝的电流是多少？解题格式：解题格式：解题格式：解题格式：已知：已知：求：求： 解：解：答：答：电阻电阻R=50，热量，热量Q=1.8*104J，时间，时间t=10s电流电流I由焦耳定律：由焦耳定律： Q=I2Rt 所以：所以：I=（Q/Rt）1/2 =（1.8*104/（50*10）1/2 =6（
11、A） 这根电阻流过的电流为这根电阻流过的电流为6安培。安培。16课程章节【例例题题】：一一台台电电动动机机正正常常工工作作时时线线圈圈两两端端的的电电压压为为380伏伏，线线圈圈的的电电阻阻为为2欧欧,线线圈圈中中的的电电流流为为10安安,若若这这台台电电动动机机正正常常工工作作1秒钟，秒钟， 求：求：1 ）消耗的电能）消耗的电能W。 2 ）产生的热量）产生的热量Q。 17课程章节解：解：解：解：1 1 ） W WUItUIt 380101J380101J 3800J3800J已知：电动机已知：电动机 U=380V I=10A R=2 t=1s求：求： （ 1）W （2）Q 2 2 ） Q Q
12、I I2 2RtRt 10 10 2 1J10 10 2 1J 200J200J18课程章节1当当电流通流通过导体体时，如果，如果电能全部能全部转化化为内能，而没有同内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么化成其他形式的能量，那么电流流产生的生的热量量Q就等于消耗的就等于消耗的电能能W，即，即Q = W = UIt = I2Rt如：如：电暖器，暖器，电饭锅，电炉子等。炉子等。2当当电扇工作扇工作时，消耗的，消耗的电能主要能主要转化化为电机的机械能：机的机械能：WQ热热三、电能和电热关系三、电能和电热关系电能能 内能内能+机械能机械能焦耳定律适用于任何用电器的热量计算焦耳定律适用于任何用电器的
13、热量计算，对只存在电流热效应，对只存在电流热效应的电路也可用的电路也可用Q=W= UIt= Pt= U2/Rt= =I2RtI2Rt来计算热量来计算热量. .19课程章节额定定电压相同的灯泡，相同的灯泡，额定功率越大，定功率越大，电阻越阻越小，正常工作小，正常工作时单位位时间内内产生的生的热量越多。可是量越多。可是按照焦耳定律，按照焦耳定律，电阻越大，阻越大，单位位时间内内产生的生的热量量越多。二者似乎有矛盾，越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事是怎么回事? ?想想议议想想议议20课程章节答：前者说电阻越小，答：前者说电阻越小，正常工作正常工作时单位时间内单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压
14、相同；而后者说，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。时应该特别注意条件。21课程章节1电热的利用电热的利用利用电热孵化器孵小鸡利用电热孵化器孵小鸡用来加热用来加热电热器的优点电热器的优点: 清洁卫清洁卫生，没有环境污染，热效率生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调高，还可以方便地控制和调节温度。节温度。四、电热的利用和防止四、电热的利用和防止22课程章节很多情况下我们并不希望用电器
15、的温度过高。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。运行时要用微型风扇及时散热等等。2电热的危害电热的危害23课程章节焦耳定律是反映电流的焦耳定律是反映电流的 效应的规律，效应的规律，即即 能转化为能转化为 的规律。的规律。一电炉的电阻是一电炉的电阻是100 100 ，通电时间，通电时间1010秒钟产生的热量为秒钟产生的热量为4 410105 5J,J,通过这个电炉的电流是通过这个电炉的电流是 A A电流通过电风扇做功时，电流通过电风扇做功时， 能转化为能转化为 能能和和 能，如果电流做功能，如果电流做功3.63.610106 6J,J,电风扇获得的电风扇获得的机械能一定机械能一定 3.63.610106 6J J 练习练习热热电电内内20电电内内机械机械小于小于24课程章节课堂小结课堂小结焦耳定律焦耳定律的实验和的实验和内容内容电热的利电热的利用和危害用和危害25课程章节
