第4节焦耳定律课件.ppt
18.4 18.4 焦耳定律焦耳定律1 1、知道电流的热效应、知道电流的热效应.2 2、知道焦耳定律，会用焦耳定律进行计算、知道焦耳定律，会用焦耳定律进行计算.3 3、能用焦耳定律解释简单的现象、能用焦耳定律解释简单的现象.(1)(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡有什灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡有什么感觉？为什么？么感觉？为什么？(2)(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？部分有什么感觉？为什么？发烫发烫.是电流的热效应是电流的热效应.问题问题电流的热效应电流的热效应生活中生活中.许多用电器接通电源后许多用电器接通电源后.都伴有热现象产生都伴有热现象产生.电流通过导体时电能转化为内能，这种现象电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应叫做电流的热效应.灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？烫手烫手不烫手着火着火了！了！whywhy？家庭电路中使用功率过大的用电家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾，这又是为什么？器可能引起火灾，这又是为什么？烫烫手手不烫不烫手手家庭电路中使家庭电路中使用功率过大的用功率过大的用电器可能引用电器可能引起火灾。起火灾。灯泡接入电路中时，灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不电线的发热却觉察不出来。出来。要解释上述两个现象，我们必须研究要解释上述两个现象，我们必须研究电流产生的热量与哪些因素有关电流产生的热量与哪些因素有关.点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？猜想与假设猜想与假设 1.1.可能与可能与电阻电阻有关。电阻越大，电流热效应越大有关。电阻越大，电流热效应越大电流的热效应与那些因素有关？电流的热效应与那些因素有关？2.2.可能与可能与电流电流有关。电流越大，电流热效应越大有关。电流越大，电流热效应越大3.3.可能与可能与通通电时间电时间有关。通电时间越长，电流热有关。通电时间越长，电流热效应越大效应越大讨论讨论1.1.当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？么方法去研究？设计实验设计实验 控制变量法控制变量法讨论讨论2.2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？转换法转换法电热电热气体（或液体）受热膨胀气体（或液体）受热膨胀.观察产生热量的多少观察产生热量的多少实验过程与实验现象：实验过程与实验现象：（1 1）在电流和时间相同的情况下，研究热）在电流和时间相同的情况下，研究热量和电阻的关系；量和电阻的关系；（2 2）在电阻和时间相同的情况下，研究热）在电阻和时间相同的情况下，研究热量和电流的关系；量和电流的关系；（3 3）在电流和电阻相同的情况下，研究热）在电流和电阻相同的情况下，研究热量和时间的关系；量和时间的关系；实验实验1 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.电阻丝电阻丝102R在电流、通电时间相同时，阻值在电流、通电时间相同时，阻值 大大 的电阻产生的热量多的电阻产生的热量多.51R实验实验1 1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系实验实验2 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一个电阻的电流越大.这个电阻产生的热量越多这个电阻产生的热量越多.电阻丝电阻丝102R在电阻、通电时间相同时，电流在电阻、通电时间相同时，电流 大大 的电阻产生的热量多的电阻产生的热量多.102R实验实验2 2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系电阻丝电阻丝RR在电流、电阻相同时，通电时间在电流、电阻相同时，通电时间 长长 的产生的热量多的产生的热量多.实验实验3 3：研究电热与通电时间关系：研究电热与通电时间关系1 1、在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产、在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多生的热量越多.（I I与与t t相同，相同，R R越大，越大，Q Q越多）越多）2 2、在通电时间、电阻相同的情况下，电流、在通电时间、电阻相同的情况下，电流 越大，产生的热量越多越大，产生的热量越多.（R R与与t t相同，相同，I I越大，越大，Q Q越多）越多）3 3、在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产、在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多生的热量越多.（R R与与I I相同，相同，t t越大，越大，Q Q越多）越多）英国物理学家焦耳做了大量的实验，于英国物理学家焦耳做了大量的实验，于18401840年最先年最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律间的关系，即焦耳定律.实验结论：实验结论：焦耳定律焦耳定律Q=IQ=I Rt Rt 热量热量 电流电流 电阻电阻 时间时间J A J A S S公式：公式：意义：意义：单位：单位：焦耳定律：焦耳定律：电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量跟跟电流的二次方成正比电流的二次方成正比，跟导体的，跟导体的电电阻成正比阻成正比，跟，跟通电时间成正比通电时间成正比.焦耳焦耳 (18181889)纯电阻电路纯电阻电路:电能电能 内能内能 QI2Rt WUIt=M非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能WE其其+QUIt I2Rt=Q 例例1 1：一根：一根6060 的电阻丝接在的电阻丝接在36v36v的电源上，在的电源上，在5 5分钟内分钟内共产生多少热量？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，再利用焦分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量。耳定律公式计算电流产生的热量。解：解：A6.060V36RUI6480J300606.022RtIQ例题例题例例2 2：某电动机上标有：某电动机上标有“220V,2A”220V,2A”它的线圈电阻为它的线圈电阻为5 5，当，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？解：消耗的电能为解：消耗的电能为:W W总总=UIt=220V=UIt=220V2A2A60S=26400J60S=26400J线圈中产生的热量为：线圈中产生的热量为：Q=IQ=I2 2Rt=(2A)Rt=(2A)2 25 5 60S=1200J 60S=1200J 得到的机械能为：得到的机械能为：W W机机=W=W总总Q=26400JQ=26400J1200J=25200J1200J=25200J例题例题想想议议想想议议 从前面学习知道，额定电压相同的灯泡，额定功率越大从前面学习知道，额定电压相同的灯泡，额定功率越大.电阻越小，单位时间内产生的热量越多电阻越小，单位时间内产生的热量越多.可是按照焦耳定律可是按照焦耳定律.电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，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？这是怎么回事？根据焦耳定律和欧姆定律，电流通过用电器的单位时根据焦耳定律和欧姆定律，电流通过用电器的单位时间内产生的热量为间内产生的热量为 或或 .其中其中表表示通过用电器的电流相等时，用电器电阻越大，单位时间示通过用电器的电流相等时，用电器电阻越大，单位时间内产生的热量越多；内产生的热量越多；表示用电器的两端的电压表示用电器的两端的电压相等时，用电器电阻越小，单位时间内产生的热量越多。相等时，用电器电阻越小，单位时间内产生的热量越多。因此，两者是不矛盾的。因此，两者是不矛盾的。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清洁卫生，没有环境污清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。地控制和调节温度。四、电热的利用和防止四、电热的利用和防止电热器的优点电热器的优点: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小结一一.电流的热效应电流的热效应1.1.定义定义:电流通过导体导体会电流通过导体导体会发热发热的现象的现象.2.2.实质实质:电能转化为内能电能转化为内能.二二.电热器电热器1.1.定义定义:将电能转化为内能的装置将电能转化为内能的装置.2.2.原理原理:电流的热效应电流的热效应.3.3.组成组成:电热器的主要组成部分是发热体电热器的主要组成部分是发热体.三三.焦耳定律焦耳定律(控制变量法控制变量法 转换法转换法)1.1.内容内容:电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量,与电流的平方成正比与电流的平方成正比,与与导体的电阻成正比导体的电阻成正比,与通过时间成正比与通过时间成正比.2.2.公式公式:Q=IQ=I2 2RtRt3.3.单位单位:电流电流-安安(A)(A)电阻电阻-欧欧()()时间时间-秒秒(s)(s)热量热量-焦焦(J)(J)1.1.下列常见电器中不是利用电流的热效应下列常见电器中不是利用电流的热效应的是的是()()B2.2.下列各用电器均标有下列各用电器均标有“220 V 60 W”220 V 60 W”字字样，它们正常工作相同的时间，发热最多样，它们正常工作相同的时间，发热最多的用电器是的用电器是()()A.A.电视机电视机 B.B.电风扇电风扇C.C.电热毯电热毯 D.D.一样多一样多C3.3.某阻值为某阻值为4 4 的定值电阻，通过的电流为的定值电阻，通过的电流为0.5 A0.5 A，则，则1 min1 min产生的热量是产生的热量是()()A.2 J B.30 J C.60 J D.120 JA.2 J B.30 J C.60 J D.120 J【解析解析】选选C.C.由焦耳定律得，该定值电阻由焦耳定律得，该定值电阻1 min1 min产产生的热量为生的热量为Q=IQ=I2 2Rt=(0.5 A)Rt=(0.5 A)2 24 4 60 s=60 J60 s=60 J，故选，故选C.C.C4.4.在在“探究电流通过导体产生的热量与电阻间关系探究电流通过导体产生的热量与电阻间关系”的实的实验中，两阻值分别为验中，两阻值分别为R R和和2R2R的电阻丝浸在相同质量和初温的电阻丝浸在相同质量和初温的煤油中，每一烧瓶里各插入一温度计，如图所示，电流的煤油中，每一烧瓶里各插入一温度计，如图所示，电流通过导体产生的热量不易直接观察，本实验中通过通过导体产生的热量不易直接观察，本实验中通过 _ _ 显示电流产生的热量变化；上述实显示电流产生的热量变化；上述实验中采用这种电路连接方式的目的是验中采用这种电路连接方式的目的是_._.温度计示数上升温度计示数上升保证通过两个电阻丝的电流相等保证通过两个电阻丝的电流相等【例例】(2011(2011湛江中考湛江中考)一只电烙铁的规格为
