九年級(jí)上學(xué)期154探究焦耳定律

1、用手一摸電視機(jī)后蓋 上周六，我們班小劉同學(xué)的爸爸出門前囑咐他好好寫作業(yè)，不要看電視。爸爸回來時(shí)看到他在認(rèn)真寫作業(yè)，電視機(jī)也沒打開，很高興。 可是 后就發(fā)現(xiàn)，小劉剛看過電視。因?yàn)殡娨暀C(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 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(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)?想想議議電流通過電熱器所產(chǎn)生的熱量多少與哪些因素有關(guān)？猜想依據(jù)科學(xué)探究演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)電流通過

2、電阻絲時(shí)，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(huì)逐漸上升.電流產(chǎn)生的熱量越多，液面就會(huì)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. 控制變量法探究電流的熱效應(yīng)跟哪些因素有關(guān) 演示演示21RR 電阻絲1R2R 在電流、通電時(shí)間相同時(shí)，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)系演示演示電阻絲RR 在電流、電阻相同時(shí)，通電時(shí)間 長 的產(chǎn)生的熱量多。探究二：產(chǎn)熱多少與通電時(shí)間的關(guān)系演示演示電阻絲RRR 在通電時(shí)間、電阻相同時(shí)，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1 1內(nèi)容：內(nèi)容： 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的電流

3、通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量熱量跟跟電流的平方電流的平方成正比，跟成正比，跟導(dǎo)體導(dǎo)體的電阻的電阻成正比，跟成正比，跟通電時(shí)間通電時(shí)間成正比。成正比。2 2公式：公式：3 3單位：?jiǎn)挝唬航苟ń苟↗ J）1 1在純電阻電路中（在純電阻電路中（如：電暖器，電飯鍋，電爐如：電暖器，電飯鍋，電爐子等子等），當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，這樣電能，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，這樣電流產(chǎn)生的熱量流產(chǎn)生的熱量Q Q 就等于消耗的電能就等于消耗的電能W W， 即即Q Q = = W W = = UItUIt = = I I2 2Rt=Pt

4、=Rt=Pt=2 2在非純電阻電路中在非純電阻電路中，如當(dāng)電扇工作時(shí)，消耗的，如當(dāng)電扇工作時(shí)，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：W WQ Q熱熱電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+ +機(jī)械能機(jī)械能tRU2此時(shí)，只能用此時(shí)，只能用Q=Q=I I2 2RtRt（焦耳定律）（焦耳定律）來計(jì)算電熱來計(jì)算電熱分析論證：電流熱效應(yīng)與電阻關(guān)系分析論證：電流熱效應(yīng)與電阻關(guān)系利用歐姆定律，可以推導(dǎo)出電流熱效應(yīng)與電阻的定量關(guān)系利用歐姆定律，可以推導(dǎo)出電流熱效應(yīng)與電阻的定量關(guān)系1.1.在串聯(lián)電路中，由在串聯(lián)電路中，由P=UIP=UI，U=IRU=IR，可以得出，可以得出Q Q= = 。這個(gè)式子表明：電流

5、相等時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體產(chǎn)生的這個(gè)式子表明：電流相等時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻成熱量跟電阻成 。2.2.在并聯(lián)電路中，由在并聯(lián)電路中，由P=UIP=UI， ，可以得出，可以得出Q Q= = 。RUI 這個(gè)式子表明：電壓相等時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體產(chǎn)生的這個(gè)式子表明：電壓相等時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻成熱量跟電阻成 。I IR Rt ttRU2正比正比反比反比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的電源兩的電源兩端，在端，在 5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?jī)?nèi)共產(chǎn)生多少熱量?答答: 在在

6、 5 min 內(nèi)共產(chǎn)生內(nèi)共產(chǎn)生 6 480 J 熱量。熱量。解解: :I = = 0.6 AUR36 V60 有一電動(dòng)機(jī)，它正常工作時(shí)的電阻為有一電動(dòng)機(jī)，它正常工作時(shí)的電阻為55，電流，電流為為5A5A，正常工作的電壓為，正常工作的電壓為220V220V，通電，通電10min10min，電動(dòng)，電動(dòng)機(jī)消耗的電能為多少？產(chǎn)生的熱量為多少？有多少機(jī)消耗的電能為多少？產(chǎn)生的熱量為多少？有多少電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？解：消耗的電能：解：消耗的電能：W= UIt =220V5A600s=6.6105J 電熱：電熱：Q = I2Rt =(5A)25600s=7.5104J轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能：轉(zhuǎn)化為的

7、機(jī)械能：E機(jī)機(jī)=WQ=6.6105J 7.5104J=5.85105J答：電動(dòng)機(jī)消耗的電能為答：電動(dòng)機(jī)消耗的電能為6.66.6105105焦焦, ,產(chǎn)生的熱量為產(chǎn)生的熱量為7.57.5104104焦，有焦，有5.855.85105105焦電電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能焦電電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能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(diǎn)電熱器的優(yōu)點(diǎn): 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。1.原理：利用原理：利用來工作的。來工作的。2.核心部分：核心部分：它是有它是有的材料制成的

8、的材料制成的3.電熱器的電熱和電功的關(guān)系電熱器的電熱和電功的關(guān)系因?yàn)殡姛崞髦邢牡碾娔苤挥脕戆l(fā)熱，所以因?yàn)殡姛崞髦邢牡碾娔苤挥脕戆l(fā)熱，所以很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。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；電腦如：電視機(jī)的后蓋有很多孔，為了通風(fēng)散熱；電腦運(yùn)行時(shí)要用微型風(fēng)扇及時(shí)散熱等等。運(yùn)行時(shí)要用微型風(fēng)扇及時(shí)散熱等等。 電流的熱效應(yīng)有時(shí)對(duì)我們有益，我們利用它；有時(shí)對(duì)我們有害，需要減少電流導(dǎo)致的發(fā)熱，或者盡快把發(fā)出的熱散發(fā)掉。(1)列舉兩個(gè)生活或者生產(chǎn)中利用電流熱效應(yīng)的實(shí)例列舉兩個(gè)生活或者生產(chǎn)中利用電流熱效應(yīng)的實(shí)例電熱毯、電烙鐵、電飯鍋、電熱孵

9、化器等電熱毯、電烙鐵、電飯鍋、電熱孵化器等(2)列舉兩個(gè)生活和生產(chǎn)中為防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生列舉兩個(gè)生活和生產(chǎn)中為防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生危害而采取的措施危害而采取的措施電腦主機(jī)有風(fēng)扇散熱電腦主機(jī)有風(fēng)扇散熱;電視機(jī)上的散熱窗、電動(dòng)機(jī)電視機(jī)上的散熱窗、電動(dòng)機(jī)外殼有許多散熱片外殼有許多散熱片焦耳定律焦耳定律的實(shí)驗(yàn)和的實(shí)驗(yàn)和內(nèi)容內(nèi)容電熱的利電熱的利用和危害用和危害1.1.某導(dǎo)體的電阻是某導(dǎo)體的電阻是2,2,通過通過2A2A的電流的電流時(shí)，時(shí)， 1min1min產(chǎn)生多少焦耳的熱量？產(chǎn)生多少焦耳的熱量？若電流變?yōu)樵瓉淼娜綦娏髯優(yōu)樵瓉淼?倍，其它條件不變，倍，其它條件不變，則電熱是原來的則電熱是原來的_倍倍42.一

10、只額定功率是450w的電飯鍋，在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生多少熱量？解：電飯鍋是純電阻電路解：電飯鍋是純電阻電路所以，所以，Q=W=Pt=450W60s=27000J3.一只電烙鐵的額定電壓是220V，在額定電壓下工作時(shí)的電阻是1210，它的額定功率有多大？在額定電壓下通電10min產(chǎn)生多少熱量？解：解：WVRU401210220P22W）（額額因?yàn)殡娎予F消耗的電能全部用來發(fā)熱，所以因?yàn)殡娎予F消耗的電能全部用來發(fā)熱，所以Q=W=Pt=40W1060s=24000J4.某校師生自制了一臺(tái)電烘箱。電烘箱的電阻絲通過5A的電流時(shí)，每分鐘可產(chǎn)生6.6104J的熱量。求這臺(tái)電烘箱的電功率和電阻絲工作時(shí)的電阻。W101 . 1s60J106 . 6tQtWP34解：解： P=I2RW44)A5(J101 . 1IPR2325.在家庭電路中，有時(shí)導(dǎo)線長度不夠，需要把兩根連接起來，而連接處往往比別處更容易發(fā)熱，加速老化，甚至引起火災(zāi)。這是為什么？ 根據(jù)公式根據(jù)