15.4探究焦耳定律 (2)

焦耳定律,第6章第3节,你知道吗?,星期天,小明的妈妈出门前嘱咐小明别看电视,得先完成作业,可是小明等妈妈一走,就看起了电视,直到妈妈回来前才开始做作业,妈妈问小明为何没有做完作业,小明说作业太难,可是小明妈妈只用了一招就知道小明说了谎,请问,他妈妈是怎样做的?,她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢,你有类似的经历吗？,生活中，许多用电器通电后，都伴有发热现象产生,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。,一、电流的热效应,导体中有电流通过的时候，电能转化成内能，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应。,电热器的主要组成部分是发热体。,*发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝缠绕在绝缘材料上制成的。,电热器就是利用电流的热效应工作的,了解：电流还具有磁效应和化学效应,问题：为什么电热丝热的发红，而连接它的导线却几乎不发热？,猜想与假设,现象1：电炉丝通电能产生热量。由此我们猜想猜想1、电炉丝产生的热量可能与电流有关,现象2：电炉丝通电时间越长产生的热量越多猜想2.电炉丝产生的热量可能与通电时间有关,事实：电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线的材料是铜猜想3、导体通电时产生的热量与导体的材料有关,你还有其他的想法吗？请说说看,想一想,怎样进行实验探究？你认为需要解决的问题有哪些？首先，必须思考-怎样比较通电导体产生的热量的多少？思路：加热相同质量的液体或气体，观察温度的变化,像这种利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的方法叫,方案2；原理、利用液体的热胀冷缩。,方案3；原理、利用蜡烛受热熔化。,你还有其他的想法吗？请说说看,参考装置,转换法,设计实验,实验方法：,比较电流产生热量多少的方案,利用液体受热升温。,现提供如下器材：,铜丝,镍铬合金丝,请同学们想一想：,1.如何研究通电导体的电阻大小对产生热量的影响？,2.如何研究通电导体中电流大小对产生热量的影响？,3.如何研究导体的通电时间对产生热量的影响？,4.为完成探究还需要哪些器材？,电源,开关,导线,电流表,计时器,滑动变阻器,实验1：研究电热与电阻关系,在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。,实验2：研究电热与电流关系,在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。,实验结论,电流通过导体时产生的热量与导体本身的电阻，通过导体的电流以及通电时间有关。导体的电阻越大，电流越大，通电时间越长，则电流通过导体时产生的热量越多。,以上实验只能定性的说明电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。而实际的电热应用往往需要定量化的规律。,焦耳（JamesPrescottJoule，18181889），英国物理学家。用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。,焦耳,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。2公式：Q=I2Rt3符号的含义和单位：I-电流-安（A）R-电阻-欧（）t-时间-秒（S）Q-热量-焦（J）,二、焦耳定律,焦耳定律的理论证明,电热器：通过电流做功将电能转换为内能故有：Q=W根据W=UItU=IR所以Q=I2Rt电热在生活中有着广泛的应用,焦耳定律的理论证明,1电热的利用,电热器的优点:清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。,三、电热的利用和防止,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；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。,2电热的危害,通常情况下，电流所产生的热量仅是电流做功的一部分，,因此：通常情况下：QW,1当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt=I2Rt如：电暖器，电饭锅，电炉子等纯电阻电器。,2当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：,WQ热,四、电能和电热关系,下面让我们通过一些简单的应用来进一步了解焦耳定律首先-1.了解焦耳定律公式的应用2.为什么电炉通电后电炉丝热的发红而导线不热？3.要特别注意焦耳定律公式中涉及的物理量的含义和单位,Q=I2Rt=(0.6A)260W300s=6480J,一根60的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?,答:在5min内共产生6480J热量。,解:,例题,草稿：Q=I2Rt缺爱（I）先求（I）,练一练,1、导体的电阻为5，通过它的电流为2A，在1秒内，导体上电能转化为多少J的热？,2、标有“220V800W”的电炉，接在220V的电源上后，通过电炉的电流为多少？通电1小时，电炉上有多少J的电能转化为热？,3、有A、B两根电阻丝，电阻分别为RA=3，RB=2，并联后接入电压为6V的电源上，这两根电阻丝上产生热时的总功率为多少？,4、有A、B两根电阻丝，电阻分别为RA=3，RB=2，串联后接入电压为6V的电源上，这两根电阻丝上产生热时的总功率为多少？,.电流产生热量的其他表达式,Q=W=Pt=UIt=Ut=t,只适用于只有电阻的电路,(电能全部转化为内能)的情况。,课堂小结,焦耳定律的实验和内容,电功和