《焦耳定律》.ppt

1、生活中的物理,你知道小伟妈妈是根据什么判定的吗？,生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。,用手一摸电视机后盖,好样的,电流通过用电器,伴随有热现象产生,焦耳定律,第六章 第3节,电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。,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?,想想议议,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,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

2、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。,观察实验,焦耳（James Prescott Joule，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 = I2Rt 3单位：焦耳（J）,二、焦耳定律,注意：1、公式中的Q、I、R、t各物理量针对的是 同一段导体而言的； 2、Q是I的二次方成正比； 3、计算时各物理量的单位： I

3、安，R欧，t秒，Q焦。,4、焦耳定律理论推导： 因为 W=Q 且 W=UIt U=IR 所以 Q=W=UIt=(IR)It=I Rt 5、焦耳定律公式扩展： Q=W=Pt=UIt= (只适用于纯电阻电路),2,U,2,R,t,在纯电阻电路中，这两个公式是通用的。,把电能只转化为热能,在非纯电阻电路中， W=IUt 公式求得的是 总消耗的电能； Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中 部分转发为热能的能量,即：,WQ,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

4、：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机的机械能：,WQ热,Q = I2Rt =(0.6 A)260 W300 s = 6 480 J,一根 60 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?,答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。,解:,例题,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,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,典型例

5、题解析,【例1】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 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，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律Q=I2Rt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.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多.,【例2】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2 ，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时， 一秒钟消耗的电能为_J，产生的热量为_J.,3800,200,例题3 一根60的电阻丝接在36V的电源上，在5mi

6、n内共产生多少热量？,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。,U,R,U,R,U,R,1.电流通过导体时产生的热量跟_成正比，跟导体 的_成正比，跟_成正比，这个规律叫做焦耳 定律，数字 表达式是_. 2.电热器是利用电流的_效应制成的，它的主要部件是 _.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5和15，将它们串联后 接在一个电源两端，它们的电 压之比为_，在相同的时间 内产生的热量之比为_； 如果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 时间内产生的热量 之比为_.,电流的平方,电阻,通电的时间,

7、Q=I2Rt,热,发热体,热量,13,13,31,31,当堂检测,4.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，那么下列说法 中正确的是( ) A.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多 B.短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多 C.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较少 D.短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内产生的热量较少 5.一根电阻丝接在电压U=5V的电源上，在1s内产生的热量是2J，要让该电阻(其电阻大 小恒定不变)产生8J的热量，可采用的办法是( ) A.使电源电压变为10V，通电时间仍为1S B.使电源电压仍为5V，通电时间变为

8、2S C.使电源电压变为20V，通电时间变为 S D.使电源电压变为10V，通电时间变为2S,C,A,课时训练,7.如图9-3-5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,图9-3-5,8、有一个电阻值可任意选取电源，有若干根电阻相同的电阻丝，现将1根电阻丝接在电压为U的电源上，1min内电阻丝产生的热量为Q现想要使电阻丝产生的热量为3Q，可采取什么方法？（至少写出二种）,9、把两个阻值为R16，R29的电阻串联在电路中，通电相同时间时，R1，R2上产生的热量之比Q1Q2 ，若并联在电路中，通电相同时间， R1，R2上产生的热量之比Q1Q2 ，,提示：从时间上考虑；从电