1、第十八章第十八章 第节第节 焦耳定律焦耳定律 用手摸一下电视机后盖用手摸一下电视机后盖 上周六，小刚同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看上周六，小刚同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看 电视。当爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，电视。当爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开， 很高兴。很高兴。 可是可是 ，后来发现小刚说了谎。，后来发现小刚说了谎。 生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。 你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？ 电热壶电热壶 电烤箱电烤箱 电炉电炉
2、电饭锅电饭锅 热水器热水器 电热器电热器 通电后，这些通电后，这些 用电器会发热，用电器会发热， 为什么？为什么？ 1.电热水器、电饭锅、电熨斗、电饼铛这些电热水器、电饭锅、电熨斗、电饼铛这些 用电器有什么共同特点？用电器有什么共同特点？ 2自主学习电流的热效应自主学习电流的热效应 3电流的热效电流的热效 应：应： 。 知识点一、电流的热效应知识点一、电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这个现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象叫做电流的热效应 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
3、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 电流通过导体产电流通过导体产 生热的多少跟什么生热的多少跟什么 因素有关？因素有关？ 点亮的灯泡过一 会儿会烫手，说 明什么？ 导线和电熨斗串联，为 什么电熨斗很热而导线 并不很热？说明什么？ 猜想：电流通过导体时产生热的多少可能跟猜想：电流通过导体时产生热的多少可能跟 ( ）有关）有关 设计实验设计实验 讨论讨论1.当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用 什么什么 方法去研究？方法去研究？ 答答:控制变量法控制变量法 讨论讨论2
4、.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理用什么方法和器材去观察那些不可见的物理 量？量？ 答：转换法答：转换法 电热电热 气体（或液体）受热膨胀，观察产生热 气体（或液体）受热膨胀，观察产生热 量的多少量的多少 实验中，通过观察实验中，通过观察U形管中液面高度的变化形管中液面高度的变化 来判断产生热量的多少来判断产生热量的多少 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
5、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 = 2I1 I A R = 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
6、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 1内容：电流通过导体产生的热量跟电流的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的 二次方成正比，跟导体的电阻成正二次方成正比，跟导体的电阻成正 比，跟通电时间成正比。比，跟通电时间成正比。 2公式：公式：Q = I2Rt 3单位：焦耳（单位：焦耳（J） 二、焦耳定律二、焦耳定律 1当电流通过导体时，如果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
7、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 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 我们学习了焦耳定律，回答我们学习了焦耳定律，回答: 导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得 发红，而导线却几乎不发热呢？发红，而导线却几乎不发热呢？ 答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电答：电
8、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，根据焦耳比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳 定律定律Q=I2Rt知知，电流相等时，电阻大的，相电流相等时，电阻大的，相 同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热， 而导线却不热。而导线却不热。 Q = I2Rt =(0.6 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根一根 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 m
9、in 内共产生内共产生 6 480 J 热量。热量。 解解: : 例题例题 I = = = 0.6 A U R 36 V 60 额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越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，这是怎么回事越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事? ? 想想议议想想议议 答：前者说电阻越小，答：前者说电阻越小，正常工作时正常工作时单位时间内单位时间内 产生的热量越多，前提条件是电压相同
10、；而后者说，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。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。节温度。 四、电热的利用和防止四、电热的利用和防止 很多情况下我们并不希望用电器的温
11、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。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 四、达标练习四、达标练习 1标有“标有“220V 40W”电热器安装在电热器安装在220V的电路中，工作的电路中，工作100s后，所消耗后，所消耗 的电能是的电能是 J，通过电热器的电流是，通过电热器的电流是 A，产生的热量是，产生的热量是 J。 2下列电器中，不属于电热器的是下列电器中，不属于电热器的是 （ ） A电饭锅电饭锅 B.电熨斗电熨斗 C.电风扇电风扇 D
12、.电烤炉电烤炉 3家庭电路使用的电炉，电炉丝与导线是串联的，当电炉丝发热发红时家庭电路使用的电炉，电炉丝与导线是串联的，当电炉丝发热发红时 ，连接导线却不热，这是因为，连接导线却不热，这是因为 （ ） A.通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大 B.通过电炉丝电流比通过连通过电炉丝电流比通过连 接导线的电流小接导线的电流小 C.电炉丝两端电压比连接导线两端电压小电炉丝两端电压比连接导线两端电压小 D.电炉丝的电阻比两节导线电炉丝的电阻比两节导线 的电阻大的电阻大 4下列情况中防止电热危害的是下列情况中防止电热危害的是 （ ） A.电视机背后有散热窗电视机背后有
13、散热窗 B.家电长时期不使用，隔一段时间要通家电长时期不使用，隔一段时间要通 电一次电一次 C.家庭电路一般安装的漏电保护器家庭电路一般安装的漏电保护器 D.大型爆破工程用电热引发炸药大型爆破工程用电热引发炸药 四、达标练习四、达标练习 5某导体的电阻是某导体的电阻是2欧姆，通过欧姆，通过2A的电流时，的电流时，1分钟产生多分钟产生多 少焦耳的热量？少焦耳的热量？ 6一只额定功率是一只额定功率是450W的电饭锅，在的电饭锅，在220V的额定电压下使的额定电压下使 用，每分钟产生多少焦耳的热量？用，每分钟产生多少焦耳的热量？ 7小宇同学按如图所示的装置，研究“电流通过导体时产小宇同学按如图所示的
14、装置，研究“电流通过导体时产 生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质 量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中 都浸泡着一段金属丝，铜丝的电阻比镍铬合金丝的电阻小。都浸泡着一段金属丝，铜丝的电阻比镍铬合金丝的电阻小。 闭合开关后，通过两段金属丝中的电流是闭合开关后，通过两段金属丝中的电流是 。 一段时间后，可观察到一段时间后，可观察到A瓶中温度计的示数瓶中温度计的示数 （填“大（填“大 于”、“小于”或“等于”）于”、“小于”或“等于”）B瓶中的温度计的示数。瓶中的温度计的示数。 由上述实验可知，在电流和通电时间都相同时，导体电阻由上述实验可知，在电流和通电时间都相同时，导体电阻 越大，产生的热量越大，产生的热量 。 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
