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1、15.4 15.4 焦耳定律焦耳定律 第十五章第十五章 电能和电功率电能和电功率生活中，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电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做能，这个现象叫做电流的热效应电流的热效应。一、电流一、电流的热效应的热效应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? ?想想议议想想议议电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
2、 ?演示实验演示实验实验装置实验装置R1 = 5 R2 = 10 A在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻在电流相同、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。越大，这个电阻产生的热量越多。实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过在电阻相同、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一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。多。实验实验2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系观察实验观察实验焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18
3、181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 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。焦焦焦焦 耳耳耳耳焦耳简介焦耳简介1 1内容：内容： 电流通过导体产生的电流通过导体产生的热量热量跟跟电流的电流的二次方二次方成正比，跟成正比，跟导体的电阻导体的电阻成正比，成正比，跟跟通电时间通电时间成正比。成正比。2 2公式：公式：Q Q = = I I2 2RtRt3
4、 3单位：单位：焦耳（焦耳（J J）二、焦耳定二、焦耳定律律1在纯电阻电路中（在纯电阻电路中（如：如：电暖器，暖器，电饭锅，电炉子等炉子等），当当电流通流通过导体体时，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，化成其他形式的能量，这样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=Pt=2在非纯电阻电路中在非纯电阻电路中，如，如当当电扇工作扇工作时，消，消耗的耗的电能主要能主要转化化为电机的机械能：机的机械能： W WQ Q热热电能能 内能内能+机械能机械能此时，只能用此时，只能用Q=I2Rt（焦耳定律）（
5、焦耳定律）来来计算算电热三、电能和电热关系三、电能和电热关系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的的电源两源两端，在端，在 5 min内共内共产生多少生多少热量量?答答: 在在 5 min 内共内共产生生 6 480 J 热量。量。解解: :I = = 0.6 AUR36 V60 例题一例题一 有一电动机，它正常工作时的电阻为5，电流为5A，正常工作的电压为220V，通电10min，电动机消耗的电能为多少？产生的热量为多少？有多少电能转化为机械能？解：消耗的电能：解：消耗的电能：W= UIt =220V5
6、A600s=6.6105J 电热电热Q = I2Rt =(5A)25600s=7.5104J转化为的机械能：转化为的机械能：E机机=WQ=6.6105J 7.5104J=5.85105J例题二例题二答：电动机消耗的电能为答：电动机消耗的电能为6.66.6105105焦焦, ,产生的热量为产生的热量为7.57.5104104焦，有焦，有5.855.85105105焦电电能转化为机械能焦电电能转化为机械能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
7、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。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
8、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1.原理：利用原理：利用电流的热效应电流的热效应电流的热效应电流的热效应来工作的。来工作的。2.核心部分：核心部分：发热体，发热体，发热体，发热体，它是有它是有电阻电阻电阻电阻率大，熔点高率大，熔点高率大，熔点高率大，熔点高的材料制成的的材料制成的3.电热器的电热和电功的关系电热器的电热和电功的关系因为电热器中消耗的电能只用来发热，所以因为电热器中消耗的电能只用来发热，所以电热电热Q=电功电功W1、电热器电热器很多情况下我们
9、并不希望用电器的温度过高。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 电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。(1)列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等(2)列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生
10、危害而采取的措施害而采取的措施电脑主机有风扇散热电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机电视机上的散热窗、电动机外壳有许多散热片外壳有许多散热片 随堂练习随堂练习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1.某导体的电阻是2,通过2A的电流时，1min产生多少焦耳的热量？解：解：Q=IQ=I2 2Rt=(2A)Rt=(2A)2 22260s=480J60s=480J若电流变为原来的若电流变为原来的2倍，其它条件不变，倍，其它条件不变，则电热是原来的则电热是原来的_倍倍4关于焦耳定律（电热）的计算练习题关于焦耳定律（电热）的计算练习题关于焦耳定律（电热）
11、的计算练习题关于焦耳定律（电热）的计算练习题 随堂练习随堂练习2.一只额定功率是450w的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？解：电饭锅是纯电阻电路解：电饭锅是纯电阻电路所以，所以，Q=W=Pt=450W60s=27000J3.一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10min产生多少热量？解：解：因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以Q=W=Pt=40W1060s=24000J4.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生6.6104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。解：解： P=I2R6.在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？ 根据公式根据公式P=I2R可知，在电流相等时，电阻可知，在电流相等时，电阻越大，电功率越大。导线相互连接的位置接触电越大，电功率越大。导线相互连接的位置接触电阻比较大，因而电能转化为热的功率也较大，造阻比较大，因而电能转化为热的功率也较大，造成此处比别处更容易发热，加速老化甚至引起火成此处比别处更容易发热，加速老化甚至引起火灾灾 答：答：
