焦耳定律【PPT课件】

焦耳定律,电热器,电热油汀,电 炉,电暖器,电水壶,电熨斗,电饭锅,热得快,电热器： 利用电流做功将电能转化为内能的装置。,电流的热效应：,通电导体发热的现象,一、电流的热效应,导体中有电流通过的时候，导体要发热，电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。,电炉丝接入电路中时，电炉丝和电线中流过相同的电流，为什么电阻丝发热可以烧水，而导线几乎不发热?,问题1：,由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行观察比较，实验中怎样将它变为便于直接观察比较的现象呢？,转换法,(1)研究电热器电阻的大小对产生热量的影响要研究电阻对产生热量多少的影响，应该控制和 不变，则可以让两个阻值不同的电阻（串联并联）后接入电路。,3.设计实验、验证假设,电流,通电时间,串联,结论一：,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。,(2)研究电流大小对产生热量的影响,要研究电流大小对产生热量的影响,应该控制和 不变，改变 。,通电时间,电阻,电流,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。,结论二：,(3)研究通电时间对产生热量的影响,要研究通电时间对产生热量的影响,应该控制和 不变,改变 。,通电时间,电阻,电流,由生活经验知道，同一个电热器（电阻一定），电流不变时，通电时间越长，产生的热量越多。,结论三：,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。,有以上实验可知：,电流通过导体产生的热量与电阻，电流和通电时间有关,1.电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流_(填“相同”或“不同”)，电炉丝热的发红而导线却几乎不热，说明电流通过导体时产生的热量跟导体的_有关。,相同,电阻,题型：实验,2.如图所示，在四个相同的水槽中盛有质量和温度都相同的水，现将电阻丝R1、R2(R1R2)，分别按图所示的四种方法连接放入水槽，并接入相同的电路。通电相同时间后，水槽中水温最高的是() A B C D,D,3.如图所示，a、b相同容器中分别装有相同质量的水，水中的电阻丝的阻值分别 为R1和R2，且R1R2，则闭分开关S后，a、b容器中水温上 升较快的是( )A. a容器中的水 B. b容器中的水C. a、b容器中的水温上升的快慢一样D.无法判断,B,4.研究焦耳定律的实验装置如图所示，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根 电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值比乙瓶中的电阻大.实验分三步进行，其中第一步为：接通电 路一段时间，比较甲、乙两瓶中的煤油哪个上升得高，这一步是在什么情况下研究热量跟哪 个物理量的关系?( )A.是在通电时间相同的情况下，研究热量跟电流的关系B.是在电流相同的情况下，研究热量跟通电时间的关系C.是在电流相同但电阻不同的情况下，研究热量跟通电时间的关系D.是在电流和通电时间相同的情况下，研究热量跟电阻的关系,D,英国物理学家焦耳通过大量的实验，于1840年精确地确定了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,焦耳 (18181889),Q = I R t,热量 电流 电阻 时间,J A S,2，公式：,意义：,单位：,二，焦耳定律：,1，内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二 次方成正比，跟导体的电阻成正比， 跟通电时间成正比。,(普遍适用),焦耳定律的理论推导,电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。,即: Q = W = Pt = UIt = IR It = I2Rt,考考你：,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？,原因：导线电阻远小于电炉丝电阻，产生的热量少。,电功和电热的关系（ W 和 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）(纯电阻电路）,W = Q,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）（ 非纯电阻电路）,W Q,1.某导体电阻为10，通电5min产生的热量是1200J，当通过该导体的电流增大为原来的2倍时，在相等时间内产生的热量是_J。,题型： 利用焦耳定律进行简单计算,4800,2.如图所示，电源电压恒为12V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10时，电压表的示数为10V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器消耗的功率是_W；若电动机内部线圈的电阻为2，则通电5min电流通过电动机内部线圈产生的热量是_J。,0.4,24,由电路图可知，电压表测电动机两端电压，根据串联电路的电压特点，滑动变阻器两端电压URUU112V10V2V，则I 0.2A，滑动变阻器消耗的功率PRURI2V0.2A0.4W；由焦耳定律得：电动机内部线圈产生的热量QI2R1t(0.2A)22560s24J。,3.把一个标有“10V3W”小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上(如图所示)，小灯泡恰能正常工作，通过计算回答：(1)通过小灯泡的电流是多少？(2)串联在电路中的定值电阻的阻值是多大？(3)该电路工作10s，定值电阻产生的热量是多少？,因为PUI，所以灯泡正常发光的电流为I 0.3A,因为P ，所以灯泡电阻为RL ，串联电路总电阻为R总 40，定值电阻的阻值为RR总RL40 ,定值电阻产生的热量为QI2Rt(0.3A)2 10s6J,4.如图是家用电热壶及铭牌，水的比热容为c水4.2103J/(kg)。求：(1)电热壶正常工作时的电阻；(2)电热壶正常工作3min，放出的热量是多少？(3)如果电热壶正常工作3min放出的热量全部被水吸收，能否把1kg水从20加热到100？,正常工作时的电阻为R 48.4,正常工作3min释放的热量：QWPt1000W360s180000J,若1kg水从20加热到100吸收的热量为Q水c水mt4.2103J/(kg)1kg(10020)336000J180000J，如果电热壶正常工作3min放出的热量全部被水吸收，不能把1kg水从20加热到100。,理解“多挡”：电热器根据实际需要往往要设计不同挡位，高挡时单位时间内产生的电热多，消耗电能快，功率大；低挡时单位时间内产生的电热少，消耗电能慢，功率小；因此电热器的高低挡指的是“功率”不同。,题型：“多挡位”电热计算,1.某型号的电饭锅有两挡，其原理如图所示，电阻R144，当开关S闭合时，电饭锅处于高温挡，当开关S断开时，电饭锅处于焖饭、保温挡，焖饭、保温时电饭锅的功率为高温挡功率的0.02倍，求：(1)高温挡的功率；(2)焖饭、保温时电路中的电流；(3)电阻R2的阻值。,解：(1)当开关S闭合时，电路为R1的简单电路，电饭锅处于高温挡，则高温挡的功率：P高温 1100W；,(2)当开关S断开时，R1与R2串联，电饭锅处于焖饭、保温挡，由题意可知，焖饭、保温挡的功率：P保温0.02P高温0.021100W22W，由PUI可得，电路中的电流：I 0.1A； (3)由I可得，焖饭、保温时电路中的总电阻：R 2200，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻R2的阻值：R2RR12200442156。,2.随着电器时代的到来，家用电器已广泛应用到我们的生活中。某家庭煲汤用电热锅简化电路如图所示，电热锅额定电压为220V，R1、R2均为发热电阻，其阻值分别为80、404。接通电源，闭合开关S1、S2，电热锅处于“大火”加热状态；当锅内温度达到100时，开关S2自动断开，开关S1仍闭合，电热锅处于“小火”炖煮状态。 (1)电热锅在额定电压下，处于“大火”加热状态时， 电路中的电流多大？(2)电热锅在额定电压下，处于“大火”加热状态15分 钟，消耗的电能是多少焦耳？(3)电热锅在额定电压下，处于“小火”炖煮状态时，电功率多大？(4)为测量电热锅的实际电压，将家中其他用电器全部关掉，电热锅在“大火”加热状态下，观察到标有“2000r/(kWh)”字样的电能表在6分钟内转了100转，电热锅的实际电压是多少？,解： (1)在“大火”加热状态下，R2被短路，电