焦耳定律电流的热效应.ppt

普通高中课程标准实验教科书物理,13.4 电流的热效应,下坪民族中心学校 江湖滨,电流通过导体时会发热，将电能转化成内能的现象叫做电流的热效应,.,电流的热效应,利用电流热效应工作的装置，称为电热器,烫手,不烫手,why ？,合理猜测,现象: 电炉丝和导线通过的电流相同。 为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？,根据此现象，你能提出什么问题？,感受生活,电流的热效应 电流流过导体时，导体就要发热。,思考？ 产生的热量与哪些因素有关呢?,问 题,电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？,猜 测,电流,电阻,通电时间,why ？,合理猜测,烫手,不烫手,跟电流有关,跟电阻 有关,跟时间有关,合理猜测,演示实验,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煤油温度升高、体积膨胀，瓶塞上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.我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量.,控制变量法 物理学中对于多变量问题，通常使其它量相同，并改变其中一个量的大小，从而使问题得到简化。我们称此方法为控制变量法,探究电流的热效应跟哪些因素有关,制定计划,请同学们阅读课本48页“演示”并看图8.4-2，了解实验装置及装置中用的器材，看一看你对该装置有什么质疑可以提出来。,1、为什么实验中要用煤油？用水不行吗？,用水也行，只不过加热时间要长些才能从温度计上读出温度值来。,2、为什么是等量的煤油，不等量行吗？,只有用等量的煤油，才能通过比较它们的温度来讨论电流产生的热量，这叫控制变量法。,3、为什么要把铜丝和镍铬合金丝串联，并联不行吗？,串联是为了使通过它们的电流相等，研究产生的热量跟电阻的关系，这也是控制变量法。,下面我们开始实验，并写出实验报告,可以控制其他变量不变，先研究电热器发出热量与电阻R的关系，再研究它与电流I的关系，最后研究与通电时间t的关系。,动动脑,电阻丝,结论：,在电流、通电时间相同时，阻值 大 的电阻产生的热量多。,探究一：产热多少与电阻大小的关系,实验验证,电流I,通电时间t,热量与电阻的关系,R甲R乙,实验发现：,中的火柴棒先被点燃 。,结论：,大,R甲,电阻丝,结论：,在电流、电阻相同时，通电时间 长 的产生的热量多。,探究二：产热多少与通电时间的关系,实验验证,热量与时间的关系,电阻R,电流I,长,电阻丝,结论：,在通电时间、电阻相同时，电流越 大 的产生的热量多。,探究三：产热多少与电流大小的关系,实验验证,电阻R,通电时间t,热量与电流的关系,实验发现：,火柴棒在电流 的情况下的很快被点燃 。,结论：,大,大,试验结论,结论1: 在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。 结论2: 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。 结论3: 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。,1.焦耳定律 电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比 。,二.电流产生热量的表达式,2.公式： 单位：,Q=I2Rt,Q I R t,焦,安,欧,秒,根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.,纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt,非纯电阻电路：W总Q (W总UIt =W外Q),焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t来计算热量.,Q = W = UIt = I2Rt,根据欧姆定律U = IR,又W = UIt,若电流做的功全部用来产生热量即Q = W,注意：,得出结论,电流产生热量的其他表达式,当利用电流做功,将电能全部转化为内能的为纯电阻电路。,1. Q=UIt 只适用于纯电阻电路(电能全部转化为内能)的情况,2. Q= = = 只适用于纯电阻电路(电能全部转化为内能)的情况,UIt,电功与与电热的关系（W与Q的关系）,在电热器电路 (只有电阻的电路)中：（电能几乎全部转化为内能）,W = Q （W= UIt） =（Q=I2Rt）,在其他电路中：（如电流通过电动机做功时，大部分电能转化为机械能）,W Q （W= UIt） （Q=I2Rt）,前面两个现象的解释,1,第一个为什么 灯泡和导线是串联，灯泡的电阻大比导线的电阻大,第二个为什么 干线电流等于各个支路的电流值和,2,交流讨论,1、为什么在炎热的夏天，电风扇、电视机在连续使用较长时间后要停用一会儿？,为了散热，防止用电器因温度过高而烧坏。,2、为什么在潮湿的天气，对长期不用的用电器，隔一段时间要通电一次？,潮湿会降低绝缘性能，使电路工作失常，所以对长期不用的用电器，隔一段时间要通电，利用电热来趋潮。,想一想，议一议,思考：,1、灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡热得发光，电线却不怎么热，这是为什么？,2、相同的导线如果将灯泡换成大功率的电炉，电线将显著发热，甚至烧坏电线，这又是为什么？,3、电熨斗，它通电的时间过长，会产生更多的热量，一不小心，就会损坏衣料。 这又是为什么？,电阻不同,电流不同,时间不同,如：电熨斗、电烙铁、电炉等,电热器: 主要部分发热体 工作原理：电流热效应,用电来加热的设备,电视机加散热窗 计算机、电动机等还要加风扇,防止：,电热的应用,电热的应用,1.电热器: 利用电流做功将 能转换为 能的装置.,2.电热器的原理: 利用电流的 制成的加热设备。 电热器主要组成部分是 。它是由电阻率 。熔点 的合金丝制成的加热设备。,电,内,热效应,发热体,大,高,常见的电热的应用,电炉,电热毯,热得快,电热水壶,电暖气,电熨斗,电热器,水用管状电热器,饮水机,电烤箱,各种加热器,电熨斗,热水器,热功率,电热器在单位时间内消耗的电能（即 产生的热量）叫热功率P,PQ / tI2R,注：像电动机、电风扇这样的用电器，其消耗 的电能主要转化为机械能，故电功率大于热功率,例1：流过一根10欧姆的电阻丝的电流为 2安培，问这根电阻丝在30秒内产热多少？,例题,解题格式：,电阻R=10，电流I=2A，时间t=30s,电热Q,由焦耳定律： Q=I2Rt=22*10*30=1200（J）,这根电阻丝共产热1200J。,例题,例2：一根50欧姆的电阻丝工作了10秒钟后产生1.8*104焦耳的热量，问流过这根电阻丝的电流是多少？,解题格式：,电阻R=50，热量Q=1.8*104J，时间t=10s,电流I,由焦耳定律： Q=I2Rt 所以：I=（Q/Rt）1/2 =（1.8*104/（50*10）1/2 =6（A）,这根电阻流过的电流为6安培。,焦耳定律是反映电流的 效应的规律，即 能转化为 的规律。,一电炉的电阻是100 ，通电时间10秒钟产生的热量为4105J,通过这个电炉的电流是 A,电流通过电风扇做功时， 能转化为 能和 能，如果电流做功3.6106J,电风扇获得的机械能一定 3.6106J,练习,热,电,内,20,电,内,机械,小于,【练习4】：,两个电热器的电阻之比为43，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为_；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为13，在相等的时间里产生的热量之比为_。,43,19,当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，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Q2，那么Q2是Q1的 ( ) A、2倍 B、4倍 C、0.25倍 D、0.5倍,B,【练习5】：,接入更多大功率的用电器时，电线将显著发热，会烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什