探究焦耳定律物理课件

第十五章电能与电功率探究焦耳定律周六，小明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，电视机也没打开，很高兴。可小明的妹妹跑过来偷偷告诉爸爸：哥哥刚把电视关了。请你当下小侦探，帮助这位爸爸判断一下小明到底有没有看过电视？你的依据是什么？电熨斗电水壶电暖风生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。热水器电炉饮水机生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。它们都有什么共同特性？你还知道哪些类似的用电器？电流通过导体，导体会发热的现象，叫做电流的热效应。通过电炉丝和导线的电流相同，为什么电炉丝热得发红，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？提出问题猜想假设：实验原理电流的大小、导体电阻的大小、通电时间控制变量法当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使周围

的空气温度升高、体积膨胀。利用这个特点，采

用

U

形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的

变化来间接反映电流产生的热量。实验方法：——转换法实验过程：现象：结论：1、研究电热与电阻的关系R1=5ΩR2=10ΩA电路图内部电阻较大的容器的U形管中液柱上升较高。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。实验过程：现象：结论：2、研究电热与电流的关系电路图通过内部电阻的电流较大的，U形管中液柱上升较高。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多。I=2I1AR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1实验过程：现象：结论：3、研究电热与通电时间的关系给同一个电阻通电的时间越长，液柱上升越高。在电流、电阻相同的情况下，通电的时间越长，这个电阻产生的热量越多。观察一个设备（电阻、电流不变）U形管中液柱随通电时间的变化情况在电流相同、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；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多；在电流、电阻相同的情况下，通电的时间越长，

这个电阻产生的热量越多。电热和电阻、电流、通电时间的定性关系：焦耳（JamesPrescottJoule，1818~1889），英国物理学家。用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。

通过大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系（定量关系）。Q=I

²R

t

焦耳定律公式：意义：单位：电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。热量电流电阻时间JAΩs练习：一根

60

Ω

的电阻丝接在

36

V

的电源上，在

5

min

内共产生多少热量？解：通过电阻丝的电流电流产生的热量Q＝I2Rt＝(0.6

A)2×60

Ω×5×60

s＝6

480

J还有其他方法吗？焦耳定律的理论推导电流通过导体时，如果消耗的电能全部转化为热（即只发热），而没有转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量

Q

就等于消耗的电能

W。Q＝W＝UIt＝IR×It＝I2Rt纯电阻电路，

欧姆定律成立当电路中消耗的电能除内能外，还转化为其他能时：W＝UIt＞Q＝I2Rt注意：（非纯电阻电路，欧姆定律不成立）电能→内能＋机械能示例：电动机学以致用：通过电炉丝和导线的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律

Q

=

I2Rt

知，电流相等，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。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？——前提条件是电流相同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。——前提条件是电压相同按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。我们在应用公式时应该特别注意条件。电热的应用电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。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……电热的控制很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。课堂小结电流的热效应：电流通过导体，导体会发热的现象电热的应用与控制导体放出热量的影响因素：通电导体产生的热量跟导体的电阻、导体的电流以及通电时间有关焦耳定律：Q=I2Rt1．电流的热效应是电流通过导体时_____转化成_____的现象。电热器是利用电流的_______制成的加热设备。电能内能热效应2．电阻R1、R2串联在电路中，R1=4Ω，R2=6Ω，则P1∶P2=_______，Q1∶Q2=_______。2∶32∶3甲乙3．有甲、乙两只电炉，分别标注“220V，500W”和“220V，1000W”，把它们串联在电压为220V的电路中，发热量较大的是____；将它们并联在220V的电路中，发热量较大的是____。4．在验证焦耳定律的实验中，为了比较电流通过两根不同的电阻丝产生的热量跟电阻的关系，实验时应同时保持相同的物理量是（）A．通过它们的电流和加在两端的电压B．通过它们的电流和它们的电阻C．通过它们的电流和通电时间D．通过它们的电流、加在它们两端的电压及通电时间CB5．现有甲乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压220V的电路中，相同时间内，它们发热情况是（）A．甲放热多B．乙放热多C．同样多D．无法判断A

6．将一台“220V，100W”的电风扇，一个“220V，100W”的充电器，一把“220