焦耳定律的学习材料

焦耳定律的学习材料第1页/共39页饮水机电暖气电热油汀电炉电热毯电烙铁第2页/共39页感受生活……电流的热效应电流流过导体时，导体会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。通电后有什么现象第3页/共39页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?说明电流产生的热量和电阻大小有关想想议议第4页/共39页着火了！why？电流产生的热量和电流大小有关第5页/共39页跟电流有关跟电阻有关跟时间有关第6页/共39页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，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比较或者就可以比较电流通过导体A、B产生热量的多少

转换法实验装置第7页/共39页电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?演示实验实验装置第8页/共39页实验1：研究电热与电阻关系R1=5ΩR2=10ΩA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。第9页/共39页实验2：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1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。第10页/共39页通过导体电流和导体电阻相同时，通电时间越长，电流产生的热量越多。第11页/共39页焦耳（JamesPrescottJoule，

1818—1889），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。焦耳第12页/共39页

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=I2Rt

(普遍适用)

3．单位：焦耳（J）二、焦耳定律I-A，R-Ω，t-S，Q-J.第13页/共39页例1：流过一根10欧姆的电阻丝的电流为2安培，问这根电阻丝在30秒内产生热量多少？解：Q=I2Rt=(2A)2×10Ω×30s=1200J第14页/共39页导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt知，电流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。想想议议第15页/共39页

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

2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，一小部分电能转化为内能。三、电能和电热关系消耗的电能内能+机械能纯电阻电路：Q=W=Pt=UIt=U2/Rt=I2Rt如：电暖器，电饭锅，电炉子等。非纯电阻电路：Q＜W总

(W总＝UIt=W机＋Q)第16页/共39页注意：对于电风扇和电动机来说以上三个公式都不能用，只能用Q=I2Rt来计算它产生的热量纯电阻电路：Q=W=Pt=UIt=U2/Rt=I2Rt非纯电阻电路：Q＜W总

(W总＝UIt=W机＋Q)注意：第17页/共39页例2、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2欧,线圈中的电流为10安,若这台电动机正常工作1秒钟，求：1）消耗的电能W。2）产生的热量Q。(3)W机解：1）消耗的电能为:

W＝UIt＝380V×10A×1S＝3800J2）产生的热量为Q＝I2Rt＝(10A)2×2×1S＝200J

3）W机＝W-Q＝3800J-200J＝3600J第18页/共39页1．电热的利用利用电热孵化器孵小鸡用来加热电热器的优点: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。四、电热的利用和防止第19页/共39页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．电热的危害第20页/共39页3、电热的防止：电视机后盖的散热窗、电脑主机里面的小电风扇等等。第21页/共39页散热风扇第22页/共39页CPU散热片第23页/共39页例3下列情况中属于防止电热危害的是()A．电视机背后有散热窗B．家用电器长时间停用，隔一段时间应通电一次C．大型爆破工程，用电热装置引发炸药A第24页/共39页1.某电热器电阻丝的电阻为55欧,接入220V的电路中,在20分钟内产生多少热量?当堂达标第25页/共39页2.下列用电器正常工作时，在相同的时间内产生热量最多的是（）

A．“220v，60w”的电风扇

B．“220v，60w”日光灯

C．“220v，60w”的电热器

D．一样多C哪个用电器消耗的电能多？第26页/共39页3.一电炉的电阻是100Ω，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

A4.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

20电内机械小于纯电阻电路非纯电阻电路第27页/共39页5．在电源电压保持不变时，为了使电热器在单位时间里产生的热量多一些，下列措施中可行的是（）A．增大电热丝的电阻B．减小电热丝的电阻C．在电热丝上串联电阻D．以上措施都可以6、电炉丝坏了，去掉四分之一后接在原来的电源上使用时，在相等的时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（）A．3：4B．4：3C．4：1D．1：47．A、B两个电阻串联，在相等的时间内A产生的热量比B多，由此得出下列判断中正确的是（）A．通过A的电量比B多B．通过A的电流比B大C．A两端的电压比B高D．A的额定功率比B大第28页/共39页8.如图a、b两相同容器中分别装有相等质量的煤油，煤油中的电阻丝阻值分别为R1和R2，且R1＜R2，则闭合开关S后，a、b容器中煤油温上升较快的是（）A.a容器中的煤油B.b容器中的煤油C.a、b容器中的煤油温上升快慢一样D.无法判断A第29页/共39页9.如图所示，电源电压220伏，R是电烙铁，标有“220V，40W”字样；L是电灯泡，标有“PZ220—40”字样.当开关S闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是______焦，当开关S断开时，电烙铁的实际功率是_____瓦；开关S断开后，整个电路工作_____小时消耗1千瓦电能.24001050第30页/共39页10.某电器厂欲设计一种高、中、低温三档的家用电饭锅，其发热体电阻丝如图所示，A、B、C为三个接线柱，B是电阻丝的中点（电源电压保持不变）.⑴说明各档位的连接方式⑵分别计算出中、低两档的发热功率.

第31页/共39页11、下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝．求（1）电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能；（2）电路中R1的阻值；（3）电烤箱在低温档正常工作时，电路中的电流和R1的功率．第32页/共39页12.CFXB型“220V1100W”电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧煮和焖饭、保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R0为电热丝．当开关S接高温烧煮挡时，电路的功率为1100W，当开关S接焖饭、保温挡时，电路的总功率为22W．（1）电饭煲在高温烧煮挡时，开关S应与哪个触点连接？（2）电热丝R0的阻值多大？（3）当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大？焖饭、保温10min，电热丝R0产生的热量为多少？第33页/共39页13.图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为220V，R1是发热电阻，R2是阻值为616Ω的分压电阻，S是控制电热毯工作状态的开关。S转到触点1为断开状态；S转到触点2为低温状态；S转到触点3为高温状态，此时功率为100W。求：（l）当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是多少Ω？（2）当开关S转到触点2时，通过电路的电流是多少安？发热电阻R1消耗的功率是多少瓦特？第34页/共39页14、小红和小明分别用图所示的装置，探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系。他们分别将两段阻值不同的电阻丝(R1＜R2)密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与气球相连(设他们所用的各种同类器材性能相同)。问：

小红的方案

小明的方案(1)在这个实验中电流产生热量的多少是通过_________体现出来的。

(2)他们同时开始进行实验，在a、b、c、d四个气球中，鼓起来最快的是_______。

(3)小红和小明的实验方案中有一个是错误的，请针对错误的实验方案进行简要评估。(说明谁的方案是错误的，以及错误的原因。)小气球的膨胀程度C小明的，没有控制电流一定！第35页/共39页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。可是按照焦耳