184《焦耳定律》上课课件

1、焦耳定律焦耳定律 生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。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。做电流的热效应。一、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实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系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2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系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。观察实验观察实验焦耳（焦耳（James Prescott Joule，1818

3、1889），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 耳耳1内容：电流通过导体产生的热量跟电流的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。比，跟通电时间成正比。2公式：公式：Q = I2Rt 3单位：焦耳（单位：焦耳（J）二、焦耳定律二、焦耳定律1当

4、电流通过导体时，如果电能全部转化为当电流通过导体时，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流产生的热量Q 就等于消耗的电能就等于消耗的电能W，即，即Q = W = UIt = I2Rt如：电暖器，电饭锅，电炉子等。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当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：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电能 内能内能+机械能机械能Q=I2Rt与与W=IUt的区别的区别W=IUt 公式求得的是公式求得的是总消耗的电能；总消耗的电能；

5、 Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中公式求得的是在总电能中部分转发为热能的能量。部分转发为热能的能量。W Q典型例题解析典型例题解析【例例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎铜导线却不怎 么热，这是为什么么热，这是为什么? 电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通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可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热间均相同时，电流产生

6、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的电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。 【例例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈，线圈的电阻为的电阻为2 ，通过线圈的电流为，通过线圈的电流为10A。这台电动机正常工作时，。这台电动机正常工作时，一秒钟消耗的电能为一秒钟消耗的电能为_J，产生的热量为，产生的热量为_J。3800200Q = I2Rt =(0.6 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根

7、一根 60 的电阻丝接在的电阻丝接在 36 V的电源两端，在的电源两端，在 5 min内共产生多少热量内共产生多少热量?答答: 在在 5 min 内共产生内共产生 6 480 J 热量。热量。解解: :例题例题I = = 0.6 AUR36 V60 额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越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，这是怎么回事越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事? ?想想议议想想议议答：

8、前者说电阻越小，答：前者说电阻越小，正常工作时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

9、温度。节温度。四、电热的利用和防止四、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。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补充：焦耳定律补充：焦耳定律实验实验 例题例题1、小明要用图、小明要用图13所示的实验器材探究电压一定时，电流热效所示的实验器材探究电压一定时，电流热效应与电阻的关系。其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。应与电阻的关系。其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。(1)请你用笔画线代替导线，帮他把电路连

10、接完整。请你用笔画线代替导线，帮他把电路连接完整。 (2)电流产生电流产生热量的多少不易直接测量。因此，在这个实验中是通过热量的多少不易直接测量。因此，在这个实验中是通过 显显示电流产生热量的多少的。象这种用能直接观测的量来显示不易示电流产生热量的多少的。象这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫直接观测的量的方法叫“转换法转换法”。这种方法在物理学的研究中。这种方法在物理学的研究中经常用到，请你列举一例：经常用到，请你列举一例： 。(3)在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有 。(4)在这个实验中，若两个电阻丝的通电时间相同

11、，则在这个实验中，若两个电阻丝的通电时间相同，则 瓶内温瓶内温度计的示数升高的多。度计的示数升高的多。图13甲乙铜丝镍铬合金丝煤油例题例题2、学完焦耳定律后，小红和小亮想利用如图、学完焦耳定律后，小红和小亮想利用如图12所示的装所示的装置比较铝和锰铜这两种材料的导电性能。置比较铝和锰铜这两种材料的导电性能。 他们应该选用他们应该选用_、_都相同的都相同的铝丝和锰铜丝。铝丝和锰铜丝。 (2)小红想在两个烧瓶中分别装入等质量的煤油，而小亮建议小红想在两个烧瓶中分别装入等质量的煤油，而小亮建议用水代替煤油。小亮的建议不妥的原因是用水代替煤油。小亮的建议不妥的原因是_。 (3)按小红的想法进行实验，接

12、通电路后，他们发现甲烧瓶中按小红的想法进行实验，接通电路后，他们发现甲烧瓶中煤油的温度比乙烧瓶中煤油的温度升高得慢，说明煤油的温度比乙烧瓶中煤油的温度升高得慢，说明_丝丝的导电性能较强。的导电性能较强。3为了探究影响电热的因素，实验室准备了两个装满煤油的烧为了探究影响电热的因素，实验室准备了两个装满煤油的烧瓶、两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同玻璃管，两根不同阻值瓶、两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同玻璃管，两根不同阻值的电阻丝，以及滑动变阻器、开关、导线、电源等两个实验的电阻丝，以及滑动变阻器、开关、导线、电源等两个实验小组根据提供的实验器材，分别设计了图小组根据提供的实验器材，分别设计了图18甲、乙所示的两个甲、乙所示的两个方案方案 (1)这两个方案的共同点是通过观察什么知道电热的多少这两个方案的共同点是通过观察什么知道电热的多少 (2)甲方案探