探究焦耳定律

(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡有什么感觉？(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？生活中的物理问题导体对通过它的电流有阻碍作用，这种阻碍会使得电能转化为内能，所以通电后电阻将有发热现象，人们把这种现象叫做电流的热效应。你知道生活中哪些家用电器是利用电流的热效应来工作的吗？【思考】各种电热器在结构上有什么相同之处？发热体：电阻率大、熔点高电能→内能微波炉是电热器吗？电热器【结构特点】特点：作用：【阅读辨析】1980年巴黎出现了一种被称为“烹饪之神”的炊具微波炉，其心脏是瓷控管，能产生的每秒24亿5千万次的超高频率的微波，快速振动食物内的蛋白质、脂肪、水分子等。使分子之间相互碰撞、挤压、重新排列组合。简而言之，是靠食物本身内部的摩擦生热的原理来烹调的。〖不是〗15.4探究焦耳定律一、电流的热效应（1）定义：电流通过任何一个导体，导体都要发热，把电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。（2）电热器：利用电流的热效应来工作的用电器。发热体：电能→内能【结构特点】特点：作用：电阻率大、熔点高思考：1、灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡热得发光，电线却不怎么热，这是为什么？2、相同的导线如果将灯泡换成大功率的电炉，电线将显著发热，甚至烧坏电线，这又是为什么？3、电熨斗，它通电的时间过长，会产生更多的热量，一不小心，就会损坏衣料。这又是为什么？电阻不同电流不同时间不同提出问题

电流通过电热器产生的热量跟哪些因素有关？做出猜想导体的电阻导体中电流通电的时间控制变量法需要解决的问题：1、探究热量与电阻的关系时如何控制电流和时间不变而电阻不同？探究热量与电阻的关系R1=10ΩR2=5Ω电热丝发热使煤油升温而膨胀2、如何显示通电导体产生热量的多少？转换法结论1：在电流一定时，导体的电阻越大产生的热量就越多分析论证R1与R2串联探究热量与电流的关系怎样研究电热器产生热量与电流大小的关系?控制电阻和时间相同，电流不同【结论2】电热丝的

相同时，通过电热丝的电流越

，电热就越

。多大电阻和通电时间【结论3】

在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。二、探究导体产生的热量跟哪些因素有关（1）电路图：（2）注意：①实验方法：控制变量法和转换法（热量的多少转换成看温度的高低）②实验中瓶内装等量的煤油③选煤油而不选水的原因是因为等质量的煤油和水在吸收相同的热量情况下，煤油的温度变化更明显（即煤油比水的比热容小）焦耳定律1840年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流和电阻时的水温。通过实验他发现：导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比。四年之后，俄国物理学家楞次进一步验证了焦耳关于电流热效应之结论的正确性。因此该定律称为焦耳定律。焦耳活到了七十一岁。1889年10月11日焦耳在索福特逝世。他一生用近四十年的时间探索“功和热量”之间关系”，不畏艰难，呕心沥血。他的事迹非常感人，后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳。焦耳在1818年12月24日生于英国曼彻斯特。焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教育。青年时期，焦耳认识了著名的化学家道尔顿。道尔顿给予了焦耳热情的教导。焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学。电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比，与这段导体的电阻成正比，与通电时间成正比。Q=I2Rt焦（J)1J=1A2·Ω·s说明：实验定律适用于各种电路电热计算。1、内容2、公式3、单位三、焦耳定律结合欧姆定律：Q=UItQ=U2t/RD.推导公式只适用于纯电阻电路电热的计算。4、推导公式：结合欧姆定律：Q=UItQ=U2t/R说明：推导公式只适用于纯电阻电路电热的计算。①在非纯电阻电路中，W=UIt

求得的是总消耗的电

能；Q=I2Rt

公式求得的是在总电能中部分转化为

内能的能量。电功与与电热的关系（W与Q的关系）用电器电能机械能内能其他能W=UItQ=I2Rt②在纯电阻电路(电热器电路)中：即：W>QW=UIt=U2t/R=I2RtQ=I2Rt=U2t/R=UItW=Q5、【辨析】例、一只“220V，800W”的电饭锅，接在照明电路中，

求：①电饭锅正常工作时的电流。②电饭锅工作时的电阻。

③该电饭锅工作1h消耗的电能是多少？

④它lh放出的热量是多少？例、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，

线圈的电阻为2Ω,线圈中的电流为10A,若这台电

动机正常工作1秒钟。

求：①消耗的电能W。②产生的热量Q。电流热效应的应用很广泛：四、电流热效应的应用与控制常见电热器举例电流热效应的应用与控制上面这些都是利用了电路的热效应。有些用电器为避免温度过高，影响正常工作，需要采取散热措施电热器经常见，烙铁电炉真方便。电水壶热得快，煮饭要靠电饭锅。取暖器电暖婆，舒适得说电热毯。电烤箱微波炉，潇洒漂亮电熨斗【总结】电热失火元件损坏降低功效列举一些电热的危害实例。公安部消防局发布2007年火灾统计数据。全年共发生火灾15.9万起，死亡1418人，直接财产损失9.9亿元，其中电路失火引发的火灾占总数一半以上。电视机笔记本电脑电冰箱上面这些东西里都装有散热装置，你知道它们是怎样散热的吗？你还知道哪些电器采取了散热措施？安装了什么样的散热装置？电流热效应的应用与控制FLASH2、一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作．求:(1)电动机正常工作1min所消耗的电能(2)电动机线圈每分钟产生的热量(3)电动机正常工作1min所转化的机械能是多少？课后提升：1、一种家用电暖器的规格为“220V1000W”

这种电暖器正常工作时内部电阻丝的电阻为多大？在额定电压下工作10分钟，电暖器产生的热量为多少焦？3、两个电热器的电阻之比为4︰3，若两个电阻串联，在相等的时间里产生的热量之比为_____；若两个电阻并联，在相等的时间里产生的热量之比为_____；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为1︰3，在相等的时间里产生的热量之比为______。4︰31︰93︰44、两根长度相同，粗细不等的镍铬合金电阻丝，串联以后接入电源两端，在相同的时间内电阻丝上的放热情况是（）A、两根一样多B、粗的一根较多C、细的一根多D、缺少条件，无法判断C5、假若将电炉内的电热丝取出来剪去一半，再接到电炉中。这只电炉产生的热量比原来的大了还是小了？为什么？6、当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使通过的电流增加到0.4安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么Q2是Q1的(

)A、2倍B、4倍C、0.25倍D、0.5倍B课堂讨论问题1：为什么“觉察不出和灯相连的电线发热”？

分析：因为电线和灯串联，通过它们的电流是一样大，又因为灯的电阻比电线的大得多，所以根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同时间内电流通过灯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，而电线却感觉不到热。课堂讨论问题2.

和大功率电炉相连的电线为什么显著发热？

分析：照明电路的电压是一定的，由P=UI可知，电路中接入大功率电炉时，通过的电流大，在电线的电阻相同的情况下，跟电炉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。所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同的时间内，电流通过跟电炉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。因此跟电炉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。【电热毯】例、有一电热毯，说明书上标明所用的电压为220V，电热毯电阻由R1和R2组成，R1=605Ω，如图所示，利用开关S的通断可以使电热毯的发热功率（指电路的总功率）分为两档，Ⅰ档为功率最大，Ⅱ档功率为Ⅰ档功率的1/4，试问：①开关处于什么状态时，电热毯的功率最大最大功率为多少W？②电阻R2应为多大？③改变R1和R2的电阻值，请另处设计一个不同的电路实现上面的功能。要求：画出电路图；并求出R1和R2的电阻值。常见电热器的研究常见电热器的研究【电饭锅】例、CFXB型“220V1100W”电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧煮和焖饭、保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R0为电热丝．当开关S接高温烧煮挡时，电路的功率为1100W，当开关S接焖饭、保温挡时，电路的总功率为22W．①电饭煲在高温烧煮挡时，开关S应与哪个触点连接？②电热丝R0的阻值多大？③当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大？④焖饭、保温10min，电热丝R0产生的热量为多少？例、小明家买了一台电暖器，有低、中、高三个档位的发热功率。左图是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触。已知R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，电源电压保持不变。请分析和解答以下问题：①当开关S1置于b端、S2断开时，电暖器处于什么档位?简述理由。②电暖器在中档位工作时，消耗的电功率是多少?③电暖器在高档位工作时，加热6min，消耗的电能为多少?【电暖器】常见电热器的研究【电水壶】例、下图是一种电水壶的电路原理示意图，E1、E2是两个指示灯，1、4和2、3是两个触点开关，触点开关由手动绝缘杆控制闭合，电热丝R的阻值为88Ω，R1的阻值为2112Ω，R2的阻值为352Ω。指示灯E1、E2的电阻很小，计算中可忽略不计。（设家庭电路电压220V恒定不变，电热丝R及电阻R1、R2的阻值不随温度变化）常见电热器的研究请根据上面的叙述解答问题：①将插头插入家庭电路中的插座，不按动绝缘杠杆，哪个指示灯亮？②分别计算电暖水瓶在加热状态和保温状态时电热丝R的功率。【电水壶】常见电热器的研究例、如图是SD-600全自动豆浆机的铭牌额定电压220V电机功率260W额定频率50Hz干豆容量60±5g电热功率600W外形尺寸215×190×347制浆过程：先将90g泡好的黄豆装入滤杯内，再往