第四節(jié)《焦耳定律》

1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第節(jié)第節(jié) 周六，小明在家看電視，忽然聽到爸爸的腳周六，小明在家看電視，忽然聽到爸爸的腳步聲，他趕緊關上電視，寫起作業(yè)，爸爸進屋后發(fā)步聲，他趕緊關上電視，寫起作業(yè)，爸爸進屋后發(fā)現(xiàn)小明在認真寫作業(yè)，很高興，但后來爸爸卻發(fā)現(xiàn)現(xiàn)小明在認真寫作業(yè)，很高興，但后來爸爸卻發(fā)現(xiàn)小明剛才看了電視，而且看的時間比較長。小明剛才看了電視，而且看的時間比較長。 問題：你知道小明的爸爸是怎樣判斷的嗎？問題：你知道小明的爸爸是怎樣判斷的嗎？生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。請舉例說明。生。請舉例說明。電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個現(xiàn)

2、象叫電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個現(xiàn)象叫做電流的熱效應。做電流的熱效應。一、電流的熱效應一、電流的熱效應電爐絲和導線通過電流相同，為什么電爐絲熱電爐絲和導線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導線卻幾乎不發(fā)熱得發(fā)紅，而導線卻幾乎不發(fā)熱? ?電流通過導體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關電流通過導體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關? ?想想議議想想議議實驗裝置實驗裝置電流通過導體時產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關電流通過導體時產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關? ?演示實驗演示實驗實驗裝置實驗裝置實驗實驗1：研究電熱與電阻關系：研究電熱與電阻關系演示實驗演示實驗問題：應控制那些量不變，如何控制？問題：應控制那些量

3、不變，如何控制？實驗實驗1：研究電熱與電阻關系：研究電熱與電阻關系R1 = 5 R2 = 10 A結論：結論：在電流相同、通電時間相同的情況下，在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。實驗實驗2：研究電熱與電流關系：研究電熱與電流關系問題：應控制那些量不變，如何控制？問題：應控制那些量不變，如何控制？實驗實驗2：研究電熱與電流關系：研究電熱與電流關系I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越一個電阻的電

4、流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。多。實驗實驗3：研究電熱與時間關系：研究電熱與時間關系問題：應控制那些量不變，如何控制？問題：應控制那些量不變，如何控制？1內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。比，跟通電時間成正比。2公式：公式：Q = I2Rt 3單位：焦耳（單位：焦耳（J）二、焦耳定律二、焦耳定律焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英國物理學家。用），英國物理學家。用近近 40 年的時間做了年的時間做了 400 多次實驗，多次實驗，研究熱

5、和功的關系。通過大量的實研究熱和功的關系。通過大量的實驗，于驗，于 1840 年最先精確地確定了電年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關系。時間的關系。焦焦 耳耳1當電流通過導體時，如果電能全部轉(zhuǎn)化為當電流通過導體時，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)生的熱量流產(chǎn)生的熱量Q 就等于消耗的電能就等于消耗的電能W，即，即Q = W = UIt = I2Rt如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。2當電扇工作時，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電當電扇工作時，消耗的電

6、能主要轉(zhuǎn)化為電機的機械能：機的機械能：WQ熱熱三、電能和電熱關系三、電能和電熱關系電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+機械能機械能Q = I2Rt =(0.6 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根一根 60 的電阻絲接在的電阻絲接在 36 V的電源兩端，在的電源兩端，在 5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?答答: 在在 5 min 內(nèi)共產(chǎn)生內(nèi)共產(chǎn)生 6 480 J 熱量。熱量。解解: :例題例題I = = 0.6 AUR36 V60 額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越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?？墒切?，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生

7、的熱量越多?？墒前凑战苟?，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量按照焦耳定律，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，這是怎么回事越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事? ?想想議議想想議議答：前者說電阻越小，答：前者說電阻越小，正常工作時正常工作時單位時間內(nèi)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，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。所以我們在應用公式是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應用公式時應該特別注意條件。時應該特別注意條件。1電熱的利用電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞利用電熱孵化器孵小雞用來加熱用來加熱電熱器的優(yōu)點電熱器的優(yōu)點: 清潔衛(wèi)清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。節(jié)溫度。四、電熱的利用和防止四、電熱的利用和防止很多情況下我們并不希