1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第节第节生活中，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。电热器电热器饮水机饮水机电熨斗电熨斗电电吹吹风风电饭锅电饭锅生活中生活中,许多用电器接通电许多用电器接通电源后源后,都伴有热现象产生。都伴有热现象产生。电流的热效应电流的热效应电热器电热器水用管状电热器水用管状电热器热水器热水器饮水机饮水机电熨斗电熨斗电烤箱电烤箱电炉电炉电烙铁电烙铁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、电流的热效应导线和电炉导线和
2、电炉丝是丝是_ 的的，流过，流过它们的它们的 相相同同，而电炉而电炉丝的电阻比丝的电阻比导线导线的的电阻电阻 ，因此，因此电能电能转化成转化成热能时的功热能时的功率率 。所以。所以，电炉丝，电炉丝已经热得发红已经热得发红，而，而与其与其相连的导线却相连的导线却几乎不几乎不热。热。串联串联电流电流大大大大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? ?想想议议想想议议猜想一下，是不是与这些因猜想一下，是不是与这些因素有关？
3、素有关？ （I、U、R、P、t） 实验电路图实验电路图比较控制条件 现象初步结论Q与R的关系 I、t不变Q与I的关系R、t不变Q与t的关系R、I不变设计实验 验证假设实验方法实验方法:n现象一：电炉丝通电能产生热。n猜想二：电阻丝产生的热量同通电时间有关。n猜想三：导体通电时产生的热量多少与导体的电阻大小有关。n现象二：电阻丝通电的时间越长产生的热量越多。n事实：电阻丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。n猜想一：电阻丝产生的热量同电流有关控制变量法控制变量法由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行观察比较，实验中怎样将它变为便于直接观察比较的
4、观察比较，实验中怎样将它变为便于直接观察比较的现象呢？现象呢？转化法转化法想一想 议一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? ?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
5、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。焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），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 焦耳在焦耳在1818年年12月月24日生于日生于英国曼彻斯特，青年时期，在别英国曼彻斯特，青年时期，在别人的
6、介绍下，焦耳认识了著名化人的介绍下，焦耳认识了著名化学家道尔顿学家道尔顿.道尔顿给予了焦耳热道尔顿给予了焦耳热情的教导情的教导.焦耳向他虚心的学习了焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学，这些知识为数学、哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础焦耳后来的研究奠定了理论基础. 1840年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温，测量不同电流强度和电阻时的水温.通过这一实通过这一实验，他发现：验，他发现：导体在一定时间内放出的热量与导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体的电阻及电流强度的平方之积成正比.
7、 后人为后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳.3.3.单位：焦耳（单位：焦耳（J J）2.公式：公式：根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律： 1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成内容：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。正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 英国物理学家英国物理学家焦耳焦耳通过大量的实验，总结出焦耳定律。通过大量的实验，总结出焦耳定律。焦焦 耳耳 定定 律律电炉丝电炉丝导导 线线我们学我们学习了焦耳习了焦耳定律，怎定律，怎样回答样回答刚才的刚才的问题？问题？1当电流通过导体时，如果
8、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 适用于纯电阻电路适用于纯电阻电路如：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 =(0.6 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根一根
9、 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，电阻越小，正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，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，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事这是怎么回事? ?想想议议想想议议答：前者
10、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产生的热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。盾。所以我们在应用公式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温度
11、。节温度。四、电热的利用和防止四、电热的利用和防止如：电熨斗、电烙铁、电炉等如：电熨斗、电烙铁、电炉等 电热器电热器:主要部分主要部分发热体发热体工作原理：工作原理：电流热效应电流热效应 用电来加热的设备用电来加热的设备利用：利用：电热的利用电热的利用电热的利用电热的利用和防止和防止 电热的防止电热的防止电熨斗电熨斗电热水器电热水器电烤箱电烤箱电褥子电褥子电烙铁电烙铁电饭锅电饭锅电热的利用电热的利用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
12、。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例如：电视机的后盖有很多孔，就是为了通风散热，使用时一定要把防尘布罩拿开。 电动机的外壳有很多翼状散热片，使用时与轴相连的扇叶还像散热片吹风，也是为了降温1.电流的热效应是电流通过导体时电流的热效应是电流通过导体时_转化成转化成_的现象。的现象。 电热器是利用电流的电热器是利用电流的_制成的加热设备。制成的加热设备。电能电能热热2.“ 在研究电流产生的热量跟电流的关系在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持的实验中，应保持 _、_一定，用一定，用_改变电阻丝的电流。改变电阻丝的电流。3.一根一根100的电阻丝通过的电流是的电阻丝
13、通过的电流是2A，它的电功率是，它的电功率是_W 通电通电1min时产生的热量是时产生的热量是_J。4.电阻电阻R1、R2串联在电路中，串联在电路中，R1=4，R2=6，则，则P1:P2=_。 Q1:Q2=_。热效应热效应电阻电阻时间时间滑动变阻器滑动变阻器400240002:32:35. 两个电热器的电阻之比为两个电热器的电阻之比为43，通过，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为量之比为_；若两个电热器的电阻；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为相同，通过的电流强度为13，在相等，在相等的时间里产生的热量之比为的时间里产生的热量之比为_。43196当当0.2安的电流通过一金属线时产生安的电流通过一金属线时产生的热量为的热量为Q1，若使通过的电流增加到，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安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么，那么Q2是是Q1的（的（ ）A. 2倍倍B. 4倍倍C. 0.25倍倍D. 0.5倍倍B7、一个电热器，当通过它的电流、一个电热器，当通过它的电流是是2A时，每时，每min产生产生2.64104 J热量求该电热器的电功率和它工热量求该电热器的电功率和它工作时的电阻值作时的电阻值课堂小结课堂小结焦耳定律焦耳定律的实验和的实验和内容内容电热的利电热的利用和危害用和危害
