河北省东光县第二中学九年级物理全册 18.4 焦耳定律课件 （新版）新人教版.ppt

焦耳定律 第5节 1 灯泡发光一段时间后 用手触摸灯泡有什么感觉 为什么 2 电风扇使用一段时间后 用手触摸电动机部分有什么感觉 为什么 答案 发烫 是电流的热效应 问题 灯泡接入电路中时 灯泡和电线中流过相同的电流 灯泡和电线都要发热 可是实际上灯泡热得发光 电线的发热却觉察不出来 这是为什么 烫手 不烫手 why 着火了 why 家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾 这又是为什么 烫手 不烫手 家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾 灯泡接入电路中时 灯泡和电线中流过相同的电流 灯泡和电线都要发热 可是实际上灯泡热得发光 电线的发热却觉察不出来 要解释上述两个现象 我们必须研究电流产生的热量与哪些因素有关 演示实验 实验装置 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 观看实验装置 实验演示过程 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 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 进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比 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 2 3 实验分析 1 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 2 公式 q i2rt 3 单位 i 安 r 欧 t 秒 q 焦 注意 热量跟电流的平方成正比 若通过一个用电器的电流增加到3倍时 它产生的热量增大到倍 9 英国物理学家焦耳做了大量的实验 于1840年最先精确地确定电流产生的热量跟电流 电阻和通电时间的关系 即焦耳定律 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 rt 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 rt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 例1 一根60 的电阻丝接在36v的电源上 在5分钟内共产生多少热量 分析 先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流 再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量 解 例题 例2 某电动机上标有 220v 2a 它的线圈电阻为5 当它正常工作一分钟后 消耗的电能为多少 线圈中产生的热量为多少 如没有其他能量的损失 则得到多少的机械能 解 消耗的电能为 w总 uit 220v 2a 60s 26400j 线圈中产生的热量为 q i2rt 2a 2 5 60s 120j 得到的机械能为 w机 w总 q 26400j 120j 25200j 例题 前面两个现象的解释 1 第一个为什么因为灯泡和电线流过相同的电流 灯泡发光时的电阻比电线的电阻大得多 根据焦尔定律q i2rt可知 在相同的时间内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多 因此 灯泡热得发光 电线的发热却察觉不出来 第二个为什么大功率的用电器用电线连接在照明电炉中时 由于照明电路的电压是一定的 从p ui可知 在电线的电阻相同的情况下 跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多 根据q i2rt可知 在相同的时间内电流通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多 因此跟用电器相连的电线显著发热 有可能烧坏它的绝缘皮 甚至引起火灾 2 讨论 想想议议 从前面学习知道 额定电压相同的灯泡 额定功率越大 电阻越小 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 这是怎么回事 根据焦耳定律和欧姆定律 电流通过用电器的单位时间内产生的热量为q t i2r或q t u2 r 其中q t i2r表示通过用电器的电流相等时 用电器电阻越大 单位时间内产生的热量越多 q t u2 r表示用电器的两端的电压相等时 用电器电阻越小 单位时间内产生的热量越多 因此 两者是不矛盾的 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4 105j 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 6 106j 电风扇获得的机械能一定3 6 106j 练习 如图所示 电源电压为220v 且保持不变 r为 220v 25w 的电烙铁 l为 220v 40w 的灯泡 求 1 当s闭合时 电烙铁在1min内产生的热量 2 当s断开时 电烙铁在1min内产生的热量 220v 练习 焦耳在1818年12月24日生于英国曼彻 斯特 他的父亲是一个酿酒厂主 焦耳自幼 跟随父亲参加酿酒劳动 没有受过正规的教 育 青年时期 在别人的介绍下 焦耳认识 了著名的化学家道尔顿 道尔顿给予了焦耳 热情的教导 焦耳向他虚心的学习了数学 哲学和化学 这些知识为焦耳后来的研究奠 定了理论基础 1840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 通过这一实验 他发现 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 四年之后 俄国物理学家楞次公布了他的大量实验结果 从而进一步验证了焦