1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第节第节2023-1-41 上周六，我们班刘炜琨同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作上周六，我们班刘炜琨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。没打开，很高兴。可是爸爸可是爸爸 后就发现，后就发现，刘炜琨刚看过电视。刘炜琨刚看过电视。用手一摸电视机后盖用手一摸电视机后盖生活中，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。2023-1-42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
2、热现象产生。请举例说明。生。请举例说明。2023-1-43电热器2023-1-44水用管状电热器2023-1-45热水器2023-1-46饮水机2023-1-47电熨斗2023-1-48电烤箱2023-1-491.电流通过导体时电流通过导体时电能电能转化成转化成内能内能，这个，这个现象叫做电流的热效应。现象叫做电流的热效应。一、电流的热效应一、电流的热效应2023-1-410饮水机饮水机电暖气电暖气电热油汀电热油汀电炉电炉 电热毯电热毯电烙铁电烙铁2023-1-411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
3、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2023-1-412演示21RR 电阻丝电阻丝1R2R 在电流、通电时间相同时在电流、通电时间相同时，阻值，阻值 大大的电阻产生的热量多。的电阻产生的热量多。探究一：产热多少与电阻大小的关系探究一：产热多少与电阻大小的关系2023-1-413演示电阻丝电阻丝RR 在电流、电阻相同时在电流、电阻相同时，通电时间，通电时间长长的产生的的产生的热量多。热量多。探究二：产热多少与通电时间的关系探究二：产热多少与通电时间的关系2023-1-414演示电阻丝电阻丝RRR 在通电时间、电阻相同时在通电时间
4、、电阻相同时，电流，电流越越大大的产生的热量多。的产生的热量多。探究三：产热多少与电流大小的关系探究三：产热多少与电流大小的关系2023-1-415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2023-1-4161内容：电流通过导体产生的热量跟电流的
5、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2023-1-4171当电流通过导体时，如果电能当电流通过导体时，如果电能全部全部转化为转化为内能，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
6、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2023-1-418Q=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 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 2023-1-419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
7、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2023-1-420答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；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
8、应该特别注意条件。时应该特别注意条件。2023-1-4211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2023-1-422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。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
9、2023-1-423 我们知道我们知道P=I2R，你能用它解释下，你能用它解释下面的问题吗？面的问题吗？电炉丝接入电路中时，电炉丝热得电炉丝接入电路中时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝串联的导线却几乎不发红，而跟电炉丝串联的导线却几乎不发热。这是为什么发热。这是为什么?因为电炉丝与导线是串联，根据因为电炉丝与导线是串联，根据P=I2R可知：可知：通过电炉丝和导线的通过电炉丝和导线的电流相等，电炉丝比导电流相等，电炉丝比导线电阻大，所以电炉丝产生的热量多。线电阻大，所以电炉丝产生的热量多。因此因此电炉丝热得发红，而导线不热。电炉丝热得发红，而导线不热。2023-1-424 为什么接在家庭电路中的灯泡
10、，为什么接在家庭电路中的灯泡，100W100W的的要比要比15W15W的亮得多？的亮得多？RU2P 因为两灯泡是并联，根据因为两灯泡是并联，根据 可知：灯可知：灯泡两端的泡两端的电压相等，电压相等，100W的灯泡比的灯泡比15W的灯的灯泡电阻小，所以泡电阻小，所以100W的灯泡产生的热量多。的灯泡产生的热量多。因此因此100W比比15W灯泡更亮。灯泡更亮。RU2P 2023-1-425电动机电动机1.能量转化：能量转化：电能电能=机械能机械能+内能内能2.总功（电能）：总功（电能）：W总总=UIt3.有用功（机械能）：有用功（机械能）：W有有=Gh4.额外功（内能、热量）：额外功（内能、热量）
11、：RtIQ2UItGhWW%100.5总有效率2023-1-4261.有一台直流电动机在有一台直流电动机在220V的电压下工的电压下工作时，电流为作时，电流为35A。用它匀速提升质量为。用它匀速提升质量为1400kg的货物，在的货物，在2s内提升了内提升了1m。设电。设电动机输出的能量全部用来提升货物。问：动机输出的能量全部用来提升货物。问：1）2s内电动机对货物做了多少功？内电动机对货物做了多少功？2）这期间电动机的效率是多少？）这期间电动机的效率是多少？3）电动机消耗的电能转化成了哪些形式）电动机消耗的电能转化成了哪些形式的能量？的能量？2023-1-4272.在学了电学知识后，小明与同学
12、合作组装了一个如在学了电学知识后，小明与同学合作组装了一个如图所示的实验装置，他想通过该实验测算小电动机提图所示的实验装置，他想通过该实验测算小电动机提升重物的效率。当他闭合开关后，通过调整实验装置升重物的效率。当他闭合开关后，通过调整实验装置，使钩码在，使钩码在10s内匀速上升了内匀速上升了0.6m，并观察到电压表，并观察到电压表和电流表的示数分别为和电流表的示数分别为3V和和0.2。已知钩码的质量。已知钩码的质量为为50g，求：，求：电动机在钩码匀速上升的电动机在钩码匀速上升的10s内消耗的电能。内消耗的电能。在钩码匀速上升的过程中，电动机提升钩码的效率在钩码匀速上升的过程中，电动机提升钩
13、码的效率为多少？为多少？2023-1-4283.如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看它主要是把电能转化为机械能，能量转化的角度看它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动电压时，通过电动机线圈的电流为机线圈的电流为50A。问：。问：（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少，）每分钟该电动机消耗的电能是多少，（2）已知电流通过导体时产生的热量）已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt（其中（其中I、R和和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是时间），若该电动机线圈的电阻是0.4，则线圈每分，则线圈每分钟产生的热量是多少钟产生的热量是多少?（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少）这台电动机每分钟所做的机械功是多少?2023-1-429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2023-1-430
