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1、焦耳定律焦耳定律第十八章第十八章 第四节第四节电有哪些方面的用途？电有哪些方面的用途？热效应热效应磁效应磁效应化学效应化学效应一：电流的三个效应：一：电流的三个效应：热效应、热效应、磁效应、磁效应、化学效应化学效应新课引入 灯灯泡泡发发光光一一段段时时间间后后，用用手手触触摸摸灯灯泡泡，有有什什么么感感觉觉？用用手手触触摸摸电电线线却却感感觉觉不不到到热热，这这是是为为什什么？么？ 电流的热效应：生活现象电流的热效应：生活现象提出问提出问题：题：电流产生的热量跟哪些因素有关呢？电流产生的热量跟哪些因素有关呢？猜想：通电时间通电时间电流的大小电流的大小导体电阻的大小导体电阻的大小实验方法：实验方
2、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跟哪些因素有关热量跟哪些因素有关 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里面原来一样高的液柱就会逐渐上升. .电电流产生的热量越多，液面就会上升得越高流产生的热量越多，液面就会上升得越高. .我们可以我们可以通过管中液面上升的高度通过管中液面上升的高度比较比较电电流产生的热量流产生的热量. . 实验探究实验探究控制变量法控制变量法转化法转化法对比法对比法实验探
3、究实验探究现象现象：电阻较大的这边的空气柱上升电阻较大的这边的空气柱上升较高较高说明说明：电流相同，通电时间相同时电流相同，通电时间相同时，电阻越大电阻越大，电流所产生的，电流所产生的热量越多热量越多现象现象：电流较大的这边的空气柱上：电流较大的这边的空气柱上升较高。升较高。说明说明：电阻相同，时间相同时电阻相同，时间相同时，电电流越大流越大，电流所，电流所产生的热量产生的热量越多。越多。方案二：方案二：电流相同；液体的种类、质量和初温相同电流相同；液体的种类、质量和初温相同 1.电流通过导体产生的热量，电流通过导体产生的热量，跟跟电流的二次方电流的二次方成正比，跟成正比，跟导导体的电阻体的电
4、阻成正比，跟成正比，跟通电时间通电时间成正比。成正比。焦耳定律焦耳定律2、公式：、公式：QI2Rt焦耳定律焦耳定律1、内容：电流通过导体产生的热量，、内容：电流通过导体产生的热量，跟跟电流的二次方电流的二次方成正比，跟成正比，跟导体的电导体的电阻阻成正比，跟成正比，跟通电时间通电时间成正比。成正比。2、公式：、公式：QI2Rt注意：注意：1、公式中的、公式中的Q、I、R、t各物理量针对各物理量针对 的是同一段导体而言的；的是同一段导体而言的； 2、Q是是I的二次方成正比；的二次方成正比； 3、计算时各物理量的单位：、计算时各物理量的单位：I 安，安， R欧，欧，t秒，秒，Q焦。焦。 焦焦耳耳在
5、在18181818年年1212月月2424日日生生于于英英国国曼曼彻彻 斯斯特特，他他的的父父亲亲是是一一个个酿酿酒酒厂厂主主. .焦焦耳耳自自幼幼跟跟随随父父亲亲参参加加酿酿酒酒劳劳动动，没没有有受受过过正正规规的的教教育育。青青年年时时期期，在在别别人人的的介介绍绍下下，焦焦耳耳认认识识了了著著名名的的化化学学家家道道尔尔顿顿. .道道尔尔顿顿给给予予了了焦焦耳耳热热情情的的教教导导. .焦焦耳耳向向他他虚虚心心的的学学习习了了数数学学、哲哲学学和和化化学学，这这些些知知识识为为焦焦耳耳后后来来的的研研究究奠奠定定了了理理论论基基础础.1840.1840年年，焦焦耳耳把把环环形形线线圈圈放
6、放入入装装水水的的试试管管内内，测测量量不不同同电电流流强强度度和和电电阻阻时时的的水水温温. .通通过过这这一一实实验验，他他发发现现：导导体体在在一一定定时时间间内内放放出出的的热热量量与与导导体体的的电电阻阻及及电电流流强强度度的的平平方方之之积积成成正正比比. .四四年年之之后后，俄俄国国物物理理学学家家楞楞次次公公布布了了他他的的大大量量实实验验结结果果，从从而而进进一一步步验验证证了了焦焦耳耳关关于于电电流流热热效效应应之之结结论论的的正正确确性性. .因因此此，该该定定律律称称为为焦焦耳耳楞楞次次定定律律. .焦焦耳耳活活到到了了七七十十一一岁岁.1889.1889年年1010月
7、月1111日日，焦焦耳耳在在索索福福特特逝逝世世. .后后人人为为了了纪纪念念焦焦耳耳，把把功功和和能能的的单单位定为焦耳位定为焦耳. . 例例1 1：一根：一根6060 的电阻丝接在的电阻丝接在36v36v的电源上，在的电源上，在5 5分钟内分钟内共产生多少热量？共产生多少热量？分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利用焦分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量。耳定律公式计算电流产生的热量。解：解：例题例题例例2 2：某电动机上标有：某电动机上标有“220V,2A220V,2A”它的线圈电阻为它的线圈电阻为5 5 ，当，当它正常工作一分钟后，
8、消耗的电能为多少？线圈中产生的热它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？解：消耗的电能为解：消耗的电能为:W:W总总=UIt=220V2A60S=26400J=UIt=220V2A60S=26400J线圈中产生的热量为：线圈中产生的热量为：Q=IQ=I2 2Rt=(2A)Rt=(2A)2 25 5 60S=120J 60S=120J 得到的机械能为：得到的机械能为：W W机机=W=W总总Q=26400JQ=26400J120J=25200J120J=25200J例题例题前面两个现
9、象的解释前面两个现象的解释1第一个为什么第一个为什么第一个为什么第一个为什么 因为灯泡和电线流过相同的电流，灯泡发光时的电阻比电因为灯泡和电线流过相同的电流，灯泡发光时的电阻比电线的电阻大得多，根据焦尔定律线的电阻大得多，根据焦尔定律 Q Q = = I I2 2RtRt 可知，在相同的时间可知，在相同的时间内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因此，灯泡热得发光，电线的发热却察觉不出来。此，灯泡热得发光，电线的发热却察觉不出来。第二个为什么第二个为什么第二个为什么第二个为什么 大功率的用电器用电线连接在照明电炉中时，由于照明
10、电大功率的用电器用电线连接在照明电炉中时，由于照明电路的电压是一定的，从路的电压是一定的，从 P P = = UIUI 可知，在电线的电阻相同的情况可知，在电线的电阻相同的情况下，跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中下，跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多。根据通过的电流大得多。根据 Q Q = = I I2 2RtRt 可知，在相同的时间内电流可知，在相同的时间内电流通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因此跟用电器相连的电线显著发热，有可产生的热量大得多。因此
11、跟用电器相连的电线显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。2讨论讨论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4104105 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， 能转化能转化 为能为能和和 能，如果电流做功能，如果电流做功3.6103.6106 6J,J,电风扇获得的电风扇获得的机械能一定机械能一定 3.6103.6106
12、6J J 练习练习如图所示，电源电压为如图所示，电源电压为220V,且保持不变，且保持不变，R为为“220V,25W”的电烙铁，的电烙铁，L为为“220V,40W”的灯泡，的灯泡，求求（1）当）当S闭合时，电闭合时，电烙铁在烙铁在1min 内产生的热内产生的热量；（量；（2）当）当S断开时，断开时，电烙铁在电烙铁在1min 内产生的内产生的热量。热量。220V练习练习典型例题解析典型例题解析【例例4】在如图在如图9-3-1所示的电路的方框内有一种发热装置，所示的电路的方框内有一种发热装置，它是由三段阻它是由三段阻 值相同的电热丝组成，这个发热装置的电路与值相同的电热丝组成，这个发热装置的电路与
13、方框外的电路相连接方框外的电路相连接.当开关当开关S掷到掷到A点时点时 为高温，掷到为高温，掷到B点点时为低温时为低温(电源电压不变电源电压不变)，且在相同时间内，高温时产生的，且在相同时间内，高温时产生的热量是低热量是低 温时产生的热量的温时产生的热量的2倍，试在方框内画出它的电路倍，试在方框内画出它的电路图图.图图9-3-1答案答案典型例题解析典型例题解析1.电流通过导体时产生的热量跟电流通过导体时产生的热量跟_成正比，跟导体成正比，跟导体的的_成正比，跟成正比，跟_成正比，这个规律叫做焦耳成正比，这个规律叫做焦耳定律，数字定律，数字 表达式是表达式是_.2.电热器是利用电流的电热器是利用
14、电流的_效应制成的，它的主要部件是效应制成的，它的主要部件是_.电流流过电热器所做的功全部用来产生电流流过电热器所做的功全部用来产生_.3.有两根金属电阻丝，电阻分别为有两根金属电阻丝，电阻分别为5和和15，将它们串联后，将它们串联后接在一个电源两端，它们的电接在一个电源两端，它们的电 压之比为压之比为_，在相同的时间，在相同的时间内产生的热量之比为内产生的热量之比为_； 如果将它们并联同一电源两极间如果将它们并联同一电源两极间，通过它们的电流之比为，通过它们的电流之比为_，在相等的，在相等的 时间内产生的热量时间内产生的热量之比为之比为_.电流的平方电流的平方电阻电阻通电的时间通电的时间Q=
15、I2Rt热热发热体发热体 热量热量1 31 33 13 1当堂检测4.在两根横截面积相同、长度不同的镍铬合金线两端分别在两根横截面积相同、长度不同的镍铬合金线两端分别加上相同的电压，那么下列说法加上相同的电压，那么下列说法 中正确的是中正确的是( )A.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多B.短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多C.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较少长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较少D.短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内产生的热量较
16、少短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内产生的热量较少5.一根电阻丝接在电压一根电阻丝接在电压U=5V的电源上，在的电源上，在1s内产生的热量内产生的热量是是2J，要让该电阻，要让该电阻(其电阻大其电阻大 小恒定不变小恒定不变)产生产生8J的热量，的热量，可采用的办法是可采用的办法是( )A.使电源电压变为使电源电压变为10V，通电时间仍为，通电时间仍为1SB.使电源电压仍为使电源电压仍为5V，通电时间变为，通电时间变为2SC.使电源电压变为使电源电压变为20V，通电时间变为，通电时间变为 SD.使电源电压变为使电源电压变为10V，通电时间变为，通电时间变为2SCA课时训练课时训练6.研究焦耳定律
17、的实验装置如图研究焦耳定律的实验装置如图9-3-4所示，在两个相同的烧所示，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根瓶中装满煤油，瓶中各放一根 电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值比乙瓶中的电阻大比乙瓶中的电阻大.实验分三步进行，其中第一步为：接通电实验分三步进行，其中第一步为：接通电 路一段时间，比较甲、乙两瓶中的煤油哪个上升得高，这一路一段时间，比较甲、乙两瓶中的煤油哪个上升得高，这一步是在什么情况下研究热量跟哪步是在什么情况下研究热量跟哪 个物理量的关系个物理量的关系?( )A.是在通电时间相同的情况下，研究热量跟电流的关系是在通电时间相同的情况下，研究热量跟电流的关系B
18、.是在电流相同的情况下，研究热量跟通电时间的关系是在电流相同的情况下，研究热量跟通电时间的关系C.是在电流相同但电阻不同的情况下，研究热量跟通电时间是在电流相同但电阻不同的情况下，研究热量跟通电时间的关系的关系D.是在电流和通电时间相同的情况下，研究热量跟电阻的关是在电流和通电时间相同的情况下，研究热量跟电阻的关系系D图图9-3-4课时训练课时训练图图9-3-4课时训练课时训练7.如图如图9-3-5所示，所示，a、b相同容器中分别装有相同质量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的水，水中的电阻丝的阻值分别 为为R1和和R2，且，且R1R2，则闭分开关，则闭分开关S后，后，a、
19、b容器中水温上容器中水温上 升较快的是升较快的是( )A. a容器中的水容器中的水B. b容器中的水容器中的水C. a、b容器中的水温上升的快慢一样容器中的水温上升的快慢一样D.无法判断无法判断B图图9-3-58、有一个电阻值可任意选取电源，有若干根电阻、有一个电阻值可任意选取电源，有若干根电阻相同的电阻丝，现将相同的电阻丝，现将1根电阻丝接在电压为根电阻丝接在电压为U的电的电源上，源上，1min内电阻丝产生的热量为内电阻丝产生的热量为Q现想要使电现想要使电阻丝产生的热量为阻丝产生的热量为3Q，可采取什么方法？（至少，可采取什么方法？（至少写出二种）写出二种）9、把两个阻值为、把两个阻值为R1
20、6，R29的电阻串联在电路的电阻串联在电路中，通电相同时间时，中，通电相同时间时，R1，R2上产生的热量之比上产生的热量之比Q1 Q2 ，若并联在电路中，通电相同时间，若并联在电路中，通电相同时间， R1，R2上产生的热量之比上产生的热量之比Q1 Q2 ，提示：提示：从时间上考虑；从时间上考虑；从电阻上考虑；从电阻上考虑；从电压上考虑。从电压上考虑。2:33:2课后作业课后作业1.某同学自制了一个某同学自制了一个“电热驱蚊器电热驱蚊器”，它的发热元件是一，它的发热元件是一个阻值为个阻值为1.0104的电阻的电阻. 将这个电热驱蚊器接在电源的将这个电热驱蚊器接在电源的两端，当电源两端电压为两端，
21、当电源两端电压为220V时，时，1min内产生的热量的内产生的热量的_J.2.一个标有一个标有“220V，500W”字样的电加热器字样的电加热器(俗称俗称“热得热得快快”)，正常工作，正常工作20分钟产生的热分钟产生的热 量为量为_焦焦.假若电假若电加热器放出的这些热量全部被水吸收，在标准大加热器放出的这些热量全部被水吸收，在标准大 气压下气压下 _(填填“能能”或或“不能不能”)将质量为将质量为2千克千克20的水加热的水加热至沸腾至沸腾.3.阻值为阻值为R的电热丝接到电压不变的电源上，的电热丝接到电压不变的电源上，3分钟可以使分钟可以使一杯水烧开，现换用阻值为一杯水烧开，现换用阻值为2 R的电阻，再接到此电源上，的电阻，再接到此电源上，_分钟可以使同样的一杯水烧开分钟可以使同样的一杯水烧开.290.4不能不能61056
