1、第第3 3节节 焦耳定律焦耳定律第第6 6章章 欧姆定律欧姆定律知识点知识点电流的热效应电流的热效应知知1 1讲讲11.电流的热效应电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能的现象。电流通过导体时电能转化成内能的现象。2.探究电流热效应的影响因素探究电流热效应的影响因素(1)实验实验方法：转换法、控制变量法。方法：转换法、控制变量法。知知1 1讲讲实验详解实验详解1.转换法：转换法：(1)通过通过U 形管形管两边两边液面高度的变化来液面高度的变化来反映反映密闭空气温度的变化密闭空气温度的变化，从而从而反映电阻丝产生反映电阻丝产生热量热量的多少；的多少；(2)通过通过观察玻璃观察玻璃管中管中液面
2、高度的变化来液面高度的变化来反映产生反映产生热量的多少；热量的多少；(3)用用温度计测量温度计测量液体液体温度的升高情况来温度的升高情况来观察观察产生热量的多少；产生热量的多少；(4)通过通过气球的气球的膨胀膨胀程度来反映产生程度来反映产生热量的热量的多少等。多少等。2.控制变量法：实验控制变量法：实验一是一是通过串联保证通过串联保证通过导体通过导体的电流相同；的电流相同；实验实验二中，控制导体二中，控制导体电阻和电阻和通电时间相同，通电时间相同，调节滑动调节滑动变阻器变阻器的滑片，的滑片，从而从而改变通过导体的改变通过导体的电流电流，探究电热与电流，探究电热与电流的关系的关系。知知1 1讲讲
3、(2)实验实验方案设计方案设计实验一：如图实验一：如图1 甲所示，甲所示，R1 R2，可探究电流通过，可探究电流通过导体导体时产生时产生热量的多少与热量的多少与导体的电阻的关系导体的电阻的关系。知知1 1讲讲实验实验二：如图二：如图1 乙所示，探究乙所示，探究电流通过导体时产生热量电流通过导体时产生热量的多的多少少与电流的关系。与电流的关系。实验三：如图实验三：如图1 乙所示，探究乙所示，探究电流通过导体时产生热量电流通过导体时产生热量的多的多少少与通电时间的关系。与通电时间的关系。知知1 1讲讲(3)实验实验结论结论实验一结论实验一结论在通过导体的电流和通电时间相同的情在通过导体的电流和通电
4、时间相同的情况下，导体的电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多。况下，导体的电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多。实验二结论实验二结论在导体的电阻和通电时间相同的情况下，在导体的电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大产生的热量越多。通过导体的电流越大产生的热量越多。实验三结论实验三结论在通过导体的电流和导体的电阻相同在通过导体的电流和导体的电阻相同的情的情况况下，通电时间越长产生的热量越多。下，通电时间越长产生的热量越多。知知1 1练练例 1中考中考绥化绥化 如图如图2 所示为所示为“探究电流通过导体时产生探究电流通过导体时产生的热量的热量与哪些因素有关与哪些因素有关”实验的部分装置
5、，两个相同实验的部分装置，两个相同的透明容器的透明容器中封闭中封闭着等量的空气。着等量的空气。知知1 1练练(1)实验实验中通过中通过观察观察_的的变化来反映电阻产变化来反映电阻产生生热量热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是是_(填序号填序号)。探究物体的动能跟哪些因素探究物体的动能跟哪些因素有关有关探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件液面的液面的高度差高度差知知1 1练练解析解析：实验实验中通过观察液面的高度差的变化来中通过观察液面的高度差的变化来反映反映电阻电阻产生热量的多少，这是转换法；探究物体的动产生热量的多少，这是转换法；探究物体
6、的动能跟哪些能跟哪些因素因素有关的实验中，用木块在水平面上被有关的实验中，用木块在水平面上被推开的距离的长短推开的距离的长短来反映来反映物体的动能的大小，也是物体的动能的大小，也是转换法，故选。转换法，故选。知知1 1练练(2)连接连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液液面面高于左侧液面，如图高于左侧液面，如图2 甲所示，表明在电流和通电时甲所示，表明在电流和通电时间相同的间相同的情况情况下下，_越越大，产生的热量越多。大，产生的热量越多。电阻电阻解析解析：在电流和通电时间相同在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，的情况下，电阻越大，产生的
7、产生的热量越多。热量越多。知知1 1练练(3)图图中中U 形形管管_(填填“是是”或或“不是不是”)连通器连通器，乙图装，乙图装置置中中R3 与与R2 并联，目的是使通过并联，目的是使通过R1 与与R2 的的_不同不同。不是不是解析解析：图中图中U 形管只有一侧上端开形管只有一侧上端开口，不是连通器；乙口，不是连通器；乙图装置图装置中，中，R1=R2=R3，其中，其中R3 与与R2 并联，根并联，根据并联电路的据并联电路的电流关系电流关系可知，目的可知，目的是使通过是使通过R1与与R2 的电流不同。的电流不同。电流电流知知1 1练练(4)某某小组在利用图小组在利用图2 乙装置进行实验时，乙装置
8、进行实验时，发现左右两侧发现左右两侧U形形管液面上升高度相管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，同，与其他小组的实验现象都不同，经经检查气密性检查气密性良好。请你分析实验现良好。请你分析实验现象不同的原因象不同的原因：_。电阻电阻R3 断路断路知知1 1练练解析解析：在利用乙图装置进行实验时，发现左右两侧在利用乙图装置进行实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，说明两侧产生的热量相等，形管液面上升高度相同，说明两侧产生的热量相等，即即R左左=R右右。故实验现象不同的原因是电阻。故实验现象不同的原因是电阻R3 断路。断路。知知1 1练练特别提醒特别提醒实验中用电阻丝实验中用电阻丝对
9、空气对空气加热可以缩短加热可以缩短实验时间实验时间，并会使实，并会使实验验现象更加现象更加明显。实验中应明显。实验中应使两使两容器密闭且封闭容器密闭且封闭等量的等量的空气，空气，不能漏气。不能漏气。思想方法思想方法在填充实验结论时在填充实验结论时，也，也可以依据教材已有可以依据教材已有的结论的结论来填充，来填充，这里这里采用的采用的是逆向思维法。是逆向思维法。知知2 2讲讲知识点知识点焦耳定律焦耳定律21.内容内容 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟跟导体导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。的电阻成正比，跟通电时间成正比。知知2 2讲讲2.焦
10、耳定律公式及各物理量的单位焦耳定律公式及各物理量的单位公式公式Q=I2Rt物理量物理量及单位及单位电流电流IA电阻电阻R通电时间通电时间ts热量热量QJ知知2 2讲讲(1)公式公式的意义：公式反映的是电流通过导体时产生的意义：公式反映的是电流通过导体时产生热效应热效应的的规律，定量地揭示了电能转化为内能的规律。规律，定量地揭示了电能转化为内能的规律。(2)适用范围适用范围：公式是由实验总结出来的，只要是电流所：公式是由实验总结出来的，只要是电流所产产生的生的热量，都可以用这一公式进行计算。热量，都可以用这一公式进行计算。知知2 2讲讲知知2 2讲讲4.在纯电阻电路中，电热与电阻的关系在纯电阻电
11、路中，电热与电阻的关系(1)在在只有只有R1 和和R2 的串联电路中，通电时间相同时，电热的串联电路中，通电时间相同时，电热与电阻与电阻成正比，即成正比，即Q1 Q2=R1 R2。(2)在在只有只有R1 和和R2 的并联电路中，通电时间相同时，电热的并联电路中，通电时间相同时，电热与电阻与电阻成反比，即成反比，即Q1 Q2=R2 R1。知知2 2讲讲拓展延伸拓展延伸电功与电热的关系：电功与电热的关系：概括地说，电功概括地说，电功和电热和电热是整体与局部、是整体与局部、全体全体与部分与部分的关系。的关系。1.当电路中接入的是电炉当电路中接入的是电炉、电烙铁、电烙铁、电饭锅、电饭锅、电水壶电水壶等
12、等“纯电阻纯电阻”用用电器时电器时，消耗的电能，消耗的电能全部转化全部转化为内能，为内能，即即W=Q。此时。此时，电功和电热，电功和电热计算没有计算没有区别。区别。2.当电路中接入的是当电路中接入的是电动机电动机等用电器时，其等用电器时，其消耗消耗的电能的电能主要转化主要转化为机械能为机械能，只有较少，只有较少一部分一部分转化为内能，转化为内能，即即W Q。知知2 2练练中考中考齐齐哈尔齐齐哈尔 在如图在如图3 所示的电路中，接通电源，所示的电路中，接通电源，通电一段时间后通电一段时间后，_(填填“左左”或或“右右”)侧侧U 形管液面高度的变化较大形管液面高度的变化较大，若通，若通过过甲容器中
13、电阻丝的电流是甲容器中电阻丝的电流是2 A，则乙则乙容器中电阻丝在容器中电阻丝在1 min 内内产产生生的热量的热量是是_J。例 2左左300知知2 2练练解析解析：右边两个右边两个5 的电阻丝并联后再与的电阻丝并联后再与左边左边5 的电阻的电阻丝串联，根据串并联电路的电流规律可知，通过丝串联，根据串并联电路的电流规律可知，通过甲容器甲容器中中电阻丝的电流电阻丝的电流I 甲甲比通过乙容器中的电阻丝的电流比通过乙容器中的电阻丝的电流I 乙乙大大，且且I 甲甲=2 I 乙乙，甲、乙两容器中的电阻丝阻值相等，根据，甲、乙两容器中的电阻丝阻值相等，根据焦焦耳定律耳定律Q=I2Rt 可知，通电一段时间后
14、，甲容器中电阻丝可知，通电一段时间后，甲容器中电阻丝产产生的生的热量多，故左侧热量多，故左侧U 形管液面的高度差较大；形管液面的高度差较大；I 甲甲=2 A 时时，I 乙乙=1 A，乙容器中电阻丝在，乙容器中电阻丝在1 min 内产生的热量内产生的热量Q=I 乙乙2Rt=(1 A)25 60 s=300 J。知知2 2练练特别提醒特别提醒运用公式计算运用公式计算电热比较电热比较简单，但需要注意简单，但需要注意以以下下两个问题：两个问题：1.代入各物理量的代入各物理量的数据时数据时，需将其单位换算，需将其单位换算成符成符合合要求的单位。要求的单位。2.本例中有两个电流值本例中有两个电流值，代入，
15、代入电流数据计算时电流数据计算时，不要不要用错数据。用错数据。知知2 2练练中考中考乐山乐山 电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的的水烧水烧干以前的加热状态，另一种是锅内的水烧干干以前的加热状态，另一种是锅内的水烧干后的保温状态后的保温状态。例 3知知2 2练练如图如图4 所示是电饭锅的电路图，所示是电饭锅的电路图，R1 是一个电阻，是一个电阻，R2 是是加热用的电阻丝加热用的电阻丝，则，则自动开关自动开关S 闭合时，电饭锅闭合时，电饭锅处于处于_(填填“加热加热”或或“保温保温”)状态状态。一个正常工作。一个正常工作时电功率是时电功率是450 W的的电饭锅，
16、电饭锅，在在正常正常工作时，每分钟产生工作时，每分钟产生的热量的热量为为_ J。加热加热2.710 4知知2 2练练知知2 2练练技巧导引技巧导引只有在纯电阻只有在纯电阻电路中电路中，电热，电热Q 和电功和电功W 的数值的数值才才相等。相等。在电热的计算中，在电热的计算中，只要只要载体是电热器，载体是电热器，如果已知如果已知电功率，就可以电功率，就可以利用利用推导式推导式Q=W=Pt 进行计算进行计算。知知3 3讲讲知识点知识点电流热效应的利用与危害电流热效应的利用与危害31.电热器的工作原理电热器的工作原理 电流的热效应。电流的热效应。2.电热器的主要结构电热器的主要结构 发热体。发热体是由
17、导电性差、熔点发热体。发热体是由导电性差、熔点高的高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。其中，绝缘体材电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。其中，绝缘体材料料可将可将电阻丝与电热器的外壳隔开，防止触电和漏电。电阻丝与电热器的外壳隔开，防止触电和漏电。3.常见家用电热器常见家用电热器 电饭煲、电熨斗、电烤箱等。电饭煲、电熨斗、电烤箱等。4.电热器的优点电热器的优点(1)清洁清洁卫生，没有环境污染；卫生，没有环境污染；(2)效率效率高；高；(3)可以可以方便地控制和调节温度。方便地控制和调节温度。知知3 3讲讲5.电热的危害电热的危害(1)由于由于电流的热效应会使用电器的温度升高，加速电流的热效应会使用电器的
18、温度升高，加速绝缘材绝缘材料料的老化，甚至可能烧坏用电器；的老化，甚至可能烧坏用电器；(2)造成造成电能输送过程中的电能损失。电能输送过程中的电能损失。知知3 3讲讲6.防止电热危害的方法防止电热危害的方法(1)安装安装散热风扇；散热风扇；(2)安装安装散热片；散热片；(3)安装安装散热窗。散热窗。知知3 3讲讲知知3 3讲讲延伸拓展延伸拓展1.白炽灯的工作原理白炽灯的工作原理是电流是电流通过灯丝时，通过灯丝时，电能转化电能转化为内能，从为内能，从而使而使灯丝灯丝的温度升高，达到的温度升高，达到发光发光的程度。的程度。LED 灯是灯是利用利用半半导体材料的特性导体材料的特性，让，让电能直接转化
19、为电能直接转化为光能光能，不用先转化为，不用先转化为内能内能。LED 灯因为原理不同灯因为原理不同，发光效率，发光效率比白炽灯比白炽灯高很多高很多。2.白炽灯工作时将白炽灯工作时将电能转化电能转化为光能的大致为光能的大致比例比例为为10%，一般节，一般节能灯能灯的发光效率的发光效率为为30%，所以所以使用使用节能灯可大大节能灯可大大节约电能节约电能。知知3 3练练下列情况中不属于防止电热危害的下列情况中不属于防止电热危害的是是()A.电视机的后盖有许多孔电视机的后盖有许多孔B.电脑机箱内有小风扇电脑机箱内有小风扇C.电动机外壳有许多散热片电动机外壳有许多散热片D.家电长时间停用，隔一段时间应通
20、电一次家电长时间停用，隔一段时间应通电一次例 4知知3 3练练解题秘方解题秘方：紧扣电流热效应的利用与防止进行分析。紧扣电流热效应的利用与防止进行分析。解析解析：电视机后盖上的小孔，电脑机箱内的小风扇，电视机后盖上的小孔，电脑机箱内的小风扇，电动机电动机外壳的散热片，都可以加速散热，从而防止外壳的散热片，都可以加速散热，从而防止电热的危害。电热的危害。家电家电长时间停用，隔一段时间通电一长时间停用，隔一段时间通电一次，是利用电热驱潮，次，是利用电热驱潮，避免家电避免家电因受潮而损坏。因受潮而损坏。答案：答案：D知知3 3练练技巧点拨技巧点拨1.识别是利用电热识别是利用电热还是防止还是防止电热的危害，电热的危害，主要看主要看使用某电器或使用某电器或相应装置相应装置某种设计的目的某种设计的目的，如果，如果目的是方便散热目的是方便散热，那么，那么属于属于防止电热防止电热的危害的危害；如果是利用；如果是利用电流产生电流产生的热量，那么的热量，那么属于利属于利用用电热。电热。2.也可熟记利用电热也可熟记利用电热和防止和防止电热危害的电热危害的常见实例常见实例，从而解题。，从而解题。焦耳定律焦耳定律焦耳定律焦耳定律内容内容表达式表达式电流的热效应电流的热效应影响因素影响因素利用利用与与危害危害
