新人教版初中物理《焦耳定律》

1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第第4 4节节生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。生。请举例说明。用手一摸电视机后盖用手一摸电视机后盖电流的热效应：电流的热效应： 上周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不上周六，小明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，电视机也没打开，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。很高兴。 可是可是 后就发现，小明刚看过后就发现，小明刚看过电视。电视。电流通过导体时电流通过导体时电能电能转化成转化成热热生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热

2、现象产生。生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。12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? ?演示实验演示实验实验装置实验装置猜想猜想：与与 电阻、电流、时间电阻、电流、时间 有关有关实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系R1 = 5 R2 = 10 A在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻在

3、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。越大，这个电阻产生的热量越多。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在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过在电阻相同、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一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。多。观察实验观察实验焦耳（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

4、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1内容：电流通过导体产生的热量跟电流的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。比，跟通电时间成正比。2公式：公式：Q = I2Rt 3单位：焦耳（单位：焦耳（J）二、焦耳定律二、焦耳定律注意：注意：1、公式中的、公式中的Q、I、R、t各物理量针对各物理量针对 的是同一段导体而言的；的是同一段导体而言的； 2、Q是是I的二次方成正比；的二次方成

5、正比； 3、计算时各物理量的单位：、计算时各物理量的单位：I 安，安， R欧，欧，t秒，秒，Q焦。焦。4、焦耳定律理论推导：焦耳定律理论推导： 因为因为 W=Q 且且 W=UIt U=IR所以所以 Q=W=UIt=(IR)It=I Rt5、焦耳定律公式扩展：、焦耳定律公式扩展： Q=W=Pt=UIt = (只适用于纯电阻电路只适用于纯电阻电路)2U2RtW=IUt 公式求得的是公式求得的是总消耗的电能；总消耗的电能； Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中公式求得的是在总电能中部分转发为热能的能量部分转发为热能的能量W Q三、电能和电热关系三、电能和电热关系1当电流通过导体时，如果电能全部转化为

6、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热热电能电能 内能内能+机械能机械能Q = I2Rt =(0.6 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根一根 60 的电阻丝接在的电阻丝接在 36 V的电源两端，在的电源两端，在 5 min内

7、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 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。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

8、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典型例题解析典型例题解析【例例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎连接着铜导线却不怎 么热，这是为什么么热，这是为什么? 电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律据焦耳定律Q=I2Rt可知，当两导体中电流和通电时可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比间均相同时，电流产生的热

9、量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电 阻大得多，阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多. 【例例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380V，线圈的电阻为，线圈的电阻为2 ，通过线圈的电流为，通过线圈的电流为10A.这台电动这台电动机正常工作时，一秒钟消耗的电能为机正常工作时，一秒钟消耗的电能为_J，产生的热，产生的热量为量为_J.3800200例题例题3 一根一根60的电阻丝接在的电阻丝接在36V的电源上，的电源上，在在5min内共产生多少热量？内共产生多

10、少热量？分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再用焦尔定律公式计算电流产生的热量再用焦尔定律公式计算电流产生的热量。 U R解： I36V 600.6AQ=I2Rt=(0.6A)260300S=6480J U R解： I36V 600.6A U R解： I36V 600.6A解： I36V 600.6A1.电流通过导体时产生的热量跟电流通过导体时产生的热量跟_成正比，成正比，跟导体的跟导体的_成正比，跟成正比，跟_成正比，这个成正比，这个规律叫做焦耳定律，数字规律叫做焦耳定律，数字 表达式是表达式是_.2.电热器是利用电流的电热器是利用电流的_

11、效应制成的，它的主要部件效应制成的，它的主要部件是是_.电流流过电热器所做的功全部用来产生电流流过电热器所做的功全部用来产生_.3.有两根金属电阻丝，电阻分别为有两根金属电阻丝，电阻分别为5和和15，将它们，将它们串联后接在一个电源两端，它们的电串联后接在一个电源两端，它们的电 压之比为压之比为_，在相同的时间内产生的热量之比为，在相同的时间内产生的热量之比为_； 如果如果将它们并联同一电源两极间，通过它们的电流之比为将它们并联同一电源两极间，通过它们的电流之比为_，在相等的，在相等的 时间内产生的热量之比为时间内产生的热量之比为_.电流的平方电流的平方电阻电阻通电的时间通电的时间Q=I2Rt

12、热热发热体发热体 热量热量1 31 33 13 1当堂检测4.在两根横截面积相同、长度不同的镍铬在两根横截面积相同、长度不同的镍铬合金线两端分别加上相同的电压，那么下合金线两端分别加上相同的电压，那么下列说法列说法 中正确的是中正确的是( )A.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多产生的热量较多B.短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多产生的热量较多C.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较少产生的热量较少D.短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内产生的热量较少产生的热量较少C21课时训练课时训练7.如图如图9-3-5所示，所示，a、b相同容