15.42《焦耳定律》課件

1、焦耳定律,第十五章 第節(jié),生活中的物理,用手一摸電視機(jī)后蓋,誰知道他爸是根據(jù)什么道理判定的嗎？,1,2,真相只有一個！劉煒琨看了電視！請問我是根據(jù)什么判斷出看了電視的呢？,真相只有一個！讓我來告訴你吧！,因為電視機(jī)還有余熱！,生活中，許多用電器接通電源后，都 伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。,電熱器,電熱油汀,電 爐,電暖器,電水壺,電熨斗,電飯鍋,熱得快,電熱器： 利用電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置。,電流的熱效應(yīng)：,通電導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象,一、電流的熱效應(yīng),導(dǎo)體中有電流通過的時候，導(dǎo)體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。,電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體。,發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲 纏繞在

2、絕緣材料上制成的。,電熱器就是利用電流的熱效應(yīng)工作的,電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱? 電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)?,想想議議,提出問題,電流通過電熱器所產(chǎn)生的熱量多少與哪些因素有關(guān)？,科學(xué)探究的過程,合理猜測,實驗驗證,制定計劃,得出結(jié)論,交流討論,E=mc2,演示實驗,實驗方法,實驗?zāi)康?研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān),實驗原理,當(dāng)電流通過電阻絲時，電流產(chǎn)生的熱量就使瓶中的煤油溫度升高、體積膨脹，瓶塞上面原來一樣高的液柱就會逐漸上升.電流產(chǎn)生的熱量越多，液面就會上升得越高.我們可以通過管中液面上升的高度比較電流產(chǎn)生的熱量.,控制變

3、量法 物理學(xué)中對于多變量問題，通常使其它量相同，并改變其中一個量的大小，從而使問題得到簡化。我們稱此方法為控制變量法,探究電流的熱效應(yīng)跟哪些因素有關(guān),制定計劃,電阻絲,結(jié)論：,在電流、通電時間相同時，阻值 大 的電阻產(chǎn)生的熱量多。,探究一：產(chǎn)熱多少與電阻大小的關(guān)系,實驗驗證,電阻絲,結(jié)論：,在電流、電阻相同時，通電時間 長 的產(chǎn)生的熱量多。,探究二：產(chǎn)熱多少與通電時間的關(guān)系,實驗驗證,電阻絲,結(jié)論：,在通電時間、電阻相同時，電流越 大 的產(chǎn)生的熱量多。,探究三：產(chǎn)熱多少與電流大小的關(guān)系,實驗驗證,焦耳（James Prescott Joule，18181889），英國物理學(xué)家。用近 40 年的

4、時間做了 400 多次實驗，研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實驗，于 1840 年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關(guān)系。,焦 耳,1內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。 2公式：Q = I2Rt 3單位：焦耳（J）,二、焦耳定律,例1：流過一根10歐姆的電阻絲的電流為 2安培，問這根電阻絲在30秒內(nèi)產(chǎn)熱多少？,例題,解題格式：,電阻R=10，電流I=2A，時間t=30s,電熱Q,由焦耳定律： Q=I2Rt=22*10*30=1200（J）,這根電阻絲共產(chǎn)熱1200J。,Q = I2Rt =(0.6 A)260 W300 s

5、= 6 480 J,一根 60 的電阻絲接在 36 V的電源兩端，在 5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?,答: 在 5 min 內(nèi)共產(chǎn)生 6 480 J 熱量。,解:,例題,例題,例2：一根50歐姆的電阻絲工作了10秒鐘后產(chǎn)生1.8*104焦耳的熱量，問流過這根電阻絲的電流是多少？,解題格式：,電阻R=50，熱量Q=1.8*104J，時間t=10s,電流I,由焦耳定律： Q=I2Rt 所以：I=（Q/Rt）1/2 =（1.8*104/（50*10）1/2 =6（A）,這根電阻流過的電流為6安培。,【例題】：一臺電動機(jī)正常工作時線圈兩端的電壓為380伏，線圈的電阻為2歐,線圈中的電流為10安,若這臺電

6、動機(jī)正常工作1秒鐘， 求：1 ）消耗的電能W。 2 ）產(chǎn)生的熱量Q。,解：1 ） WUIt 380101J 3800J,已知：電動機(jī) U=380V I=10A R=2 t=1s 求： （ 1）W （2）Q,2 ） QI2Rt 10 10 2 1J 200J,1當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量Q 就等于消耗的電能W，即 Q = W = UIt = I2Rt 如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。,2當(dāng)電扇工作時，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：,WQ熱,三、電能和電熱關(guān)系,焦耳定律適用于任何用電器的熱量計算，對只存在電流熱效應(yīng)的電路也可用Q

7、=W = UIt = Pt = U2/R t=I2Rt來計算熱量.,額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事?,想想議議,答：前者說電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應(yīng)用公式時應(yīng)該特別注意條件。,1電熱的利用,利用電熱孵化器孵小雞,用來加熱,電熱器的優(yōu)點: 清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。,四、電熱的利用和防止,很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：電視機(jī)的后蓋有很多孔，為了通風(fēng)散熱；電腦運行時要用微型風(fēng)扇及時散熱等等。,2電熱的危害,焦耳定律是反映電流的 效應(yīng)的規(guī)律，即 能轉(zhuǎn)化為 的規(guī)律。,一電爐的電阻是100 ，通電時間10秒鐘產(chǎn)生的