焦耳定律实用

1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第节第节 上周六，我们班的小明同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作上周六，我们班的小明同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。没打开，很高兴。 可是爸爸可是爸爸 后就发现，后就发现，小明同学刚看过电视。小明同学刚看过电视。用手一摸电视机后盖用手一摸电视机后盖生活中，许多用电器通电后，都伴有生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象热现象产产生。请举例说明。生。请举例说明。电流通过导体时电流通过导体时电能电能转化成转化成内能内能，这个现象叫，这个现象叫做电流

2、的做电流的热效应热效应。一、电流的热效应一、电流的热效应电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热得发红，而导线却几乎不发热? ? 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? ?想想议议想想议议电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关? ?演示实验演示实验可能与可能与 电阻、电流、时间电阻、电流、时间 有关有关控制变量法控制变量法实验研究方法：实验研究方法：转换法转换法实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系R1 = 5 R2 = 10 A在

3、在电流相同、通电时间相同电流相同、通电时间相同的情况下，的情况下，电阻电阻越大越大，这个电阻产生的热量越多。，这个电阻产生的热量越多。 I t R Q同 同 越大 越多实验实验2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在在电阻相同、通电时间相同电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一的情况下，通过一个电阻的个电阻的电流越大电流越大，这个电阻产生的热量越多。，这个电阻产生的热量越多。 R t I Q 同 同 越大 越多焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 年

4、的时间做了年的时间做了 400 多次实验，多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实研究热和功的关系。通过大量的实验，于验，于 1840 年最先精确地确定了电年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。时间的关系。焦焦 耳耳二、焦耳定律二、焦耳定律Q = I R t 热量热量 电流电流 电阻电阻 时间时间J A S（2）公式：）公式：（3）意义：）意义：（4）单位：）单位：（1）内容：）内容：电流通过导体产生的热量跟电流通过导体产生的热量跟电流电流的二次方成正比的二次方成正比，跟导体的，跟导体的电阻成正比电阻成正比，跟，跟通电通电时间成正比时间成正

5、比。二、焦耳定律二、焦耳定律1当电流通过导体时，如果电能全部转化为当电流通过导体时，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流产生的热量Q 就等于消耗的电能就等于消耗的电能W，即，即Q = W = UIt = I2Rt如：电暖器，电饭锅，电炉子等。如：电暖器，电饭锅，电炉子等。2当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：机的机械能：WQ热热三、电能和电热关系三、电能和电热关系电能电能 内能内能+机械能机械能思考与讨论思考与讨论 为什么电炉接入照明电路后，能放出大为什么电炉接入

6、照明电路后，能放出大量的热来，而与电炉连接的导线却不怎么热？量的热来，而与电炉连接的导线却不怎么热？ 答答: 因为电线和电炉串联，通过它因为电线和电炉串联，通过它们的电流是一样的，而电炉的电阻们的电流是一样的，而电炉的电阻比电线的电阻大的多，所以根据焦比电线的电阻大的多，所以根据焦耳定律耳定律Q=I2Rt可知，在相同时间内可知，在相同时间内电流通过电炉产生的热量比通过电电流通过电炉产生的热量比通过电线产生的热量大，因此电炉热而电线产生的热量大，因此电炉热而电线却不热。线却不热。Q = I2Rt =(0.6 A)260 W W560 s = 6 480 J 一根一根 60 的电阻丝接在的电阻丝接

7、在 36 V的电源两端，在的电源两端，在 5 min内共产生多少热量内共产生多少热量?答答: 在在 5 min 内共产生内共产生 6 480 J 热量。热量。解解: :例题例题I = = 0.6 AUR36 V60 通过电阻的电流为：通过电阻的电流为：电阻产生的热量为：电阻产生的热量为：2 、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏，线圈的电阻为伏，线圈的电阻为2欧欧,线圈中的电流为线圈中的电流为10安安,若这台电动机正常工作若这台电动机正常工作1秒钟，秒钟， 求：求：1 ）消耗的电能）消耗的电能W。 2 ）产生的热量）产生的热量Q。解：解：1 ）消耗的

8、电能为）消耗的电能为: WUIt 380V10A1S 3800J 2 ）产生的热量为：）产生的热量为： QI2Rt (10 A)22 1S 200J答：答： 消耗的电能是消耗的电能是3800焦；产生的热量是焦；产生的热量是200焦。焦。 额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是小，正常工作时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，这是怎么回事越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事? ?想想议议想想议议答：前者说电阻越

9、小，答：前者说电阻越小，正常工作时正常工作时单位时间内单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。时应该特别注意条件。1电热的利用电热的利用利用电热孵化器孵小鸡利用电热孵化器孵小鸡用来加热用来加热电热器的优点电热器的优点: 清洁卫清洁卫生，没有环境污染，热效率生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调高，还可以方便地控制和调节温度。节温度

10、。四、电热的利用和防止四、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。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。运行时要用微型风扇及时散热等等。2电热的危害电热的危害1.电流的热效应是电流通过导体时电流的热效应是电流通过导体时_转化成转化成_的现象。的现象。 电热器是利用电流的电热器是利用电流的_制成的加热设备。制成的加热设备。电能电能热热2.“ 在研究电流产生的热量跟电流的关系在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持的实验中，应保持 _、_一定，用一定，用_改变电阻丝的电流。改变电阻丝的电流。3.一根一根100的电阻丝通过的电流是的电阻丝通过的电流是2A，它的电功率是，它的电功率是_W 通电通电1min时产生的热量是时产生的热量是_J。4.电阻电阻R1、R2串联在电路中，串联在电路中，R1=4，R2=6，则，则P1:P2=_。 Q1:Q2