《焦耳定律》课件教学课件

第十八章电功率第4节焦耳定律观察与思考思考：小明同学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。但是很快爸爸就发现了小明在说谎，请问爸爸是怎么样发现的呢？爸爸用手摸一了下电视机后盖，发现电视机发热了。你有类似的经历吗？这个故事对你有什么启示？生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。一、电流的热效应1.电流的热效应的定义电流通过导体时，电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。你知道有哪些利用电流的热效应工作的用电器？电熨斗电炉电饭煲吹风机取暖器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？电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？2.探究电热的影响因素提出问题猜想与假设电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。与导体电阻大小有关电炉丝通电的时间越长产生的热量越多。与通电时间有关在电路中大功率的电炉产生的热量更多，通过大功率电炉电流大。与通过导体的电流有关猜想：与电阻、电流、时间有关设计实验1．当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？控制变量法2．用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？转换法电热多少的体现：液体吸热，观察升高的温度；

气体(或液体)受热膨胀，观察膨胀的多少实验装置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，导管里面液柱的高度就会发生变化。电流产生的热量越多，液面高度就相差越大。实验中通过观察

来比较电流产生热量的多少。实验原理管中的液面高度变化实验1：探究电热与电阻的关系控制不变的量：I相同，t相同结论：I

和t

相同时，R越大，电阻产生的热量越多。现象：右边的液面差大5Ω5Ω5Ω实验2：探究电热与电流的关系控制不变的量：R相同，t相同结论：R

和t

相同时，I越大，电阻产生的热量越多。现象：右边的液面差大5Ω5Ω5Ω实验3：探究电热与时间的关系5Ω控制不变的量：R相同，I相同结论：R

和I

相同时，t越长，电阻产生的热量越多。现象：液面差越来越大[中考·黄石]如图所示，两个密闭容器中接入电热丝R1，R2，右边容器上方接入电热丝R3，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。本实验是根据______（填“气体”或“液体”）的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少，已知R1=10Ω，R3=6Ω，为了研究电流产生的热量与电流的关系，则R2=____Ω。若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，则可研究电流产生的热量与______的关系。气体10电阻例题

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。二、焦耳定律1.物理学史（焦耳）电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。2.内容3.焦耳定律公式及各物理量单位公式Q=I2Rt物理量及单位电流IA电阻RΩ通电时间ts热量QJ电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量（纯电阻电路），那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即：Q=W=UIt=I2Rt。4.理论推导导线与电热丝串联，电流、时间都相同，导线电阻远小于电炉丝电阻，由Q=I2Rt可知，导线产生的热量少。电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？问题回顾一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?I=UR解：=36V60Ω=0.6AQ=

I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s

=6480J已知电阻R、电压U、时间t，求产生的热量Q；求热量则利用公式Q=

I2Rt

，而I未知，则先利用I=求IUR例题想想议议: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。二者似乎矛盾，这是怎么回事?前者说电阻越小，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；而后者说，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时应该特别注意条件。小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看做导体）接在干电池正负两极上，如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧。这是因为较窄处（）A．电阻较大B．电流较大C．电压较小D．电功率较小A例题导体越细，电阻越大串联电路中各处电流相等较窄处电阻大，电压较大较窄处电压大，电功率较大三、电热的利用和防止1.电热的利用利用电热孵化器孵小鸡电流通过导体时，使导体只发热的用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体。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。很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。电脑的微型风扇电视机的后盖2.电热的防止电热的危害将用电器烧坏使绝缘材料老化电能：W=UIt热量：Q=I²Rt纯电阻电路：U=IR消耗的电能全部转化为内能I=URW=UIt=IR·It=I²Rt=Q=U2R不同电路中电能和电功的关系：电能W内能Q机械能E电阻扇叶转动电能：W=UIt热量：Q=I²Rt非纯电阻电路：W≠QI

≠

URW=Q+EUIt=I²Rt+E注意：对于非电热器只能用Q=I²Rt

计算电热某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5Ω，当它正常工作1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？解：消耗的电能：W总=UIt=220V×2A×60s=26400J线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2A)2×5Ω×60s=1200J得到的机械能：W机=W总-Q=26400J-1200J=25200J例题焦耳定律电流的热效应电热的影响因素：I、R、t焦耳定律电热的利用和防止表述：电流通过导体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。公式:

Q=I2Rt

定义2．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1．计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（

）A．UIt

B．

C．I2Rt

D．前面三个都可以

CB3．用如图所示的装置探究“影响电流热效应的因素”。电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1<R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（

）A．该装置可以用来探究电流热效应与电流大小的关系B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升得较快C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少D．将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大小C4．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6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。解：

P

====1.1×103J

WtQt6.6×104J60s

R===44ΩPI21.1×103J(5A)25．用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。（1）烧瓶中装入的煤油是________（填“导体”或“绝缘体”）（2）请根据实物电路，在虚线框图内画出对应的电路图。（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应______，通过R1的电流_________通过R2的电流。R2

R1绝缘体相等小于（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较