第4节　焦耳定律（湖北郧西杜学红）.ppt

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1、焦耳定律湖北省十堰市郧西县杜学红生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。一、电流的热效应：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。电炉丝通过导线接入到电路中，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？？思考：提出问题：电流产生的热量跟哪些因素有关呢？猜想：通电时间电流的大小导体电阻的大小实验方法：实验目的:研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关实验原理: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，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升.电流产生的热量越多，液面就会上升得越高.可以通过

2、管中液面上升的高度比较电流产生的热量.实验探究控制变量法这种研究方法：转换法现象：电阻较大的这边的液面上升较高．实验结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。探究的是：电流通过导体产生的热量与电阻的关系。现象：电流较大的这边的液面上升较高。结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多。探究：电流通过导体产生的热量与电流的关系。观察实验此实验得出的结论：电流通过导体产生的热量的多少与导体的电阻、导体中的电流和通电时间有关。要记住！焦耳（JamesPrescottJoule，1818—1889），英国物理学家。用近40年

3、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。焦耳焦耳定律1、内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。2、公式：Q＝I2Rt注意：1、公式中的Q、I、R、t各物理量针对的是同一段导体而言的；2、Q与I的二次方成正比；3、计算时各物理量的单位：I——安，R——欧，t——秒，Q——焦。电流通过电阻主产生热量Q=I2Rt=(0.6A)2×60W×5×60s=6480J一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热

4、量?解:例题：通过电阻的电流I===0.6AUR36V60Ω解释：电炉丝通过导线接入到电路中，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？因为导线与电炉丝串联，通过的电流相等，而电炉丝的电阻比导线的电阻大得多，根据Q=I2Rt可知，在电流I和通电时间t相同时，电阻越大产生的热量越多。电热与电能的关系：1、电流通导体时，如果将电能全部转化为内能，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q=W2、电流通导体时，如果将电能部分转化为内能，如电动机工作时将电能主要转化为机械能，电流产生的热量小于它消耗的电能，即Q＜W。5、Q=I2Rt与W=IUt的区

5、别①在纯电阻电路中，这两个公式是通用的。把电能只转化为热能②在非纯电阻电路中，W=IUt公式求得的是总消耗的电能；Q=I2Rt公式求得的是由电能转化热的那部分能量，即：W>Q4、对于纯电阻电路可推导出：Q=W=UIt=Pt公式：Q＝I2RtR1=4ΩR2=6ΩU=4VR1=4ΩR2=6ΩU=4V都通电1分钟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?想想议议答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多（根据Q=U2/Rt），前提条件是电压

6、相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多（根据Q=I2Rt），，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）例2、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，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时，1秒钟消耗的电能为多少J？，产生的热量为多少J？.例1、一只额定电功率是500W的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？1．电热的利用利用电热孵化器孵小鸡用来加热电热器的优点: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。四、电热的利用和防止电热器：利用电流的热效应制成的加热设备.1

7、、电热器的主要组成部分：发热体2、发热体一般由电阻率大、熔点高的金属丝绕在绝缘材料上做成的。3、电热器的优点：清洁、无污染、热效率高且便于控制和调节。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；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。2．电热的危害在用电器上开散热窗、加散热片、安装散热风扇，都是为了通风散热。散热窗电热的防止：1.电流通过导体时产生的热量跟__________成正比，跟导体的____成正比，跟__________成正比，这个规律叫做焦耳定律，数字表达式是_______.2.电热器是利用电流的__效应制成的，它的主要