焦耳定律電流的熱效應(yīng)

焦耳定律電流的熱效應(yīng)第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二電流通過導(dǎo)體時(shí)會(huì)發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng).電流的熱效應(yīng)利用電流熱效應(yīng)工作的裝置，稱為電熱器第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二燙手不燙手why？合理猜測(cè)第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二現(xiàn)象:電爐絲和導(dǎo)線通過的電流相同。為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？根據(jù)此現(xiàn)象，你能提出什么問題？第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二感受生活……電流的熱效應(yīng)電流流過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體就要發(fā)熱。思考？ 產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)呢?第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二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)？猜測(cè)電流電阻通電時(shí)間第6頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二著火了！why？合理猜測(cè)第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二燙手不燙手跟電流有關(guān)跟電阻有關(guān)跟時(shí)間有關(guān)返回合理猜測(cè)第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯侩娏魍ㄟ^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.控制變量法物理學(xué)中對(duì)于多變量問題，通常使其它量相同，并改變其中一個(gè)量的大小，從而使問題得到簡(jiǎn)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)

返回制定計(jì)劃第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本48頁“演示”并看圖8.4-2，了解實(shí)驗(yàn)裝置及裝置中用的器材，看一看你對(duì)該裝置有什么質(zhì)疑可以提出來。1、為什么實(shí)驗(yàn)中要用煤油？用水不行嗎？用水也行，只不過加熱時(shí)間要長些才能從溫度計(jì)上讀出溫度值來。2、為什么是等量的煤油，不等量行嗎？只有用等量的煤油，才能通過比較它們的溫度來討論電流產(chǎn)生的熱量，這叫控制變量法。第10頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二3、為什么要把銅絲和鎳鉻合金絲串聯(lián)，并聯(lián)不行嗎？串聯(lián)是為了使通過它們的電流相等，研究產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系，這也是控制變量法。下面我們開始實(shí)驗(yàn)，并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二可以控制其他變量不變，先研究電熱器發(fā)出熱量與電阻R的關(guān)系，再研究它與電流I的關(guān)系，最后研究與通電時(shí)間t的關(guān)系?？刂谱兞糠▌?dòng)動(dòng)腦第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二演示電阻絲結(jié)論：

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)系實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二②電流I③通電時(shí)間t

熱量與電阻的關(guān)系相同R甲

R乙

R甲>R乙實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

中的火柴棒先被點(diǎn)燃。結(jié)論：

大R甲在電流、通電時(shí)間相同時(shí)，阻值

的電阻產(chǎn)生的熱量多。第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二演示電阻絲結(jié)論：

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)系實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二

熱量與時(shí)間的關(guān)系①電阻R②電流I相同結(jié)論：

在電阻、電流相同時(shí)，通電時(shí)間

的電阻產(chǎn)生的熱量多。長第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二演示電阻絲結(jié)論：

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)系返回實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二①電阻R③通電時(shí)間t

熱量與電流的關(guān)系相同實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

火柴棒在電流

的情況下的很快被點(diǎn)燃。結(jié)論：

大在電阻、通電時(shí)間相同時(shí)，電流

的電阻產(chǎn)生的熱量多。大第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二試驗(yàn)結(jié)論結(jié)論1:在通電電流和通電時(shí)間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。結(jié)論2:在電阻和通電時(shí)間相同的條件下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。結(jié)論3:在通電電流和電阻相同的條件下，通電時(shí)間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多。第19頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二1.焦耳定律電流流過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比。二.電流產(chǎn)生熱量的表達(dá)式

2.公式：?jiǎn)挝唬篞=I2RtQIRt焦安歐秒第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二根據(jù)電功公式和歐姆定律推導(dǎo)焦耳定律.

純電阻電路：W總=Q放=Pt=UIt=U2/Rt=I2Rt非純電阻電路：W總＞Q(W總＝UIt=W外＋Q)焦耳定律適用于任何用電器的熱量計(jì)算，對(duì)只存在電流熱效應(yīng)的電路也可用Q=W=UIt=Pt=U2/Rt來計(jì)算熱量.∴Q=W=UIt=I2Rt根據(jù)歐姆定律U=IR又∵W=UIt

若電流做的功全部用來產(chǎn)生熱量即Q=W

注意：返回得出結(jié)論第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二電流產(chǎn)生熱量的其他表達(dá)式當(dāng)利用電流做功,將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的為純電阻電路。

1.Q=UIt只適用于純電阻電路(電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)的情況2.Q===只適用于純電阻電路(電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)的情況UIt第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二電功與與電熱的關(guān)系（W與Q的關(guān)系）①在電熱器電路(只有電阻的電路)中：（電能幾乎全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）

W=Q

（W=UIt）=（Q=I2Rt）

②在其他電路中：（如電流通過電動(dòng)機(jī)做功時(shí)，大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）

W>Q

（W=UIt）>（Q=I2Rt）

第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二前面兩個(gè)現(xiàn)象的解釋1第一個(gè)為什么燈泡和導(dǎo)線是串聯(lián)，燈泡的電阻大比導(dǎo)線的電阻大第二個(gè)為什么干線電流等于各個(gè)支路的電流值和2燙手不燙手交流討論第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二1、為什么在炎熱的夏天，電風(fēng)扇、電視機(jī)在連續(xù)使用較長時(shí)間后要停用一會(huì)兒？為了散熱，防止用電器因溫度過高而燒壞。2、為什么在潮濕的天氣，對(duì)長期不用的用電器，隔一段時(shí)間要通電一次？潮濕會(huì)降低絕緣性能，使電路工作失常，所以對(duì)長期不用的用電器，隔一段時(shí)間要通電，利用電熱來趨潮。想一想，議一議第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二思考：1、燈泡和電線串聯(lián)在電路中，電流相同，燈泡熱得發(fā)光，電線卻不怎么熱，這是為什么？2、相同的導(dǎo)線如果將燈泡換成大功率的電爐，電線將顯著發(fā)熱，甚至燒壞電線，這又是為什么？3、電熨斗，它通電的時(shí)間過長，會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，一不小心，就會(huì)損壞衣料。這又是為什么？電阻不同電流不同時(shí)間不同第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二如：電熨斗、電烙鐵、電爐等電熱器:主要部分——發(fā)熱體工作原理：電流熱效應(yīng)

用電來加熱的設(shè)備電視機(jī)加散熱窗計(jì)算機(jī)、電動(dòng)機(jī)等還要加風(fēng)扇防止：電熱的應(yīng)用第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二電熱的應(yīng)用1.電熱器:

利用電流做功將

能轉(zhuǎn)換為

能的裝置.2.電熱器的原理:

利用電流的

制成的加熱設(shè)備。電熱器主要組成部分是

。它是由電阻率

。熔點(diǎn)

的合金絲制成的加熱設(shè)備。電內(nèi)熱效應(yīng)發(fā)熱體大高第28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二常見的電熱的應(yīng)用電爐電熱毯熱得快電熱水壺電暖氣電熨斗第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二電熱器水用管狀電熱器飲水機(jī)第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二電烤箱各種加熱器電熨斗熱水器第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二熱功率電熱器在單位時(shí)間內(nèi)消耗的電能（即產(chǎn)生的熱量）叫熱功率PP＝Q/t＝I2R注：像電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇這樣的用電器，其消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故電功率大于熱功率第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二例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：已知：求：解：答：電阻R=10?，電流I=2A，時(shí)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。第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二例題例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：已知：求：解：答：電阻R=50?，熱量Q=1.8*104J，時(shí)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。第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二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(shí)間10秒鐘產(chǎn)生的熱量為4×105J,通過這個(gè)電爐的電流是

A電流通過電風(fēng)扇做功時(shí)，

能轉(zhuǎn)化為

能和

能，如果電流做功3.6×106J,電風(fēng)扇獲得的機(jī)械能一定

3.6×106J

練習(xí)熱電內(nèi)20電內(nèi)機(jī)械小于第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二【練習(xí)4】：兩個(gè)電熱器的電阻之比為4︰3，通過相同的電流，在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為_____；若兩個(gè)電熱器的電阻相同，通過的電流強(qiáng)度為1︰3，在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為______。4︰31︰9第36頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二當(dāng)0.2安的電流通過一金屬線時(shí)產(chǎn)生的熱量為Q1，若使通過的電流增加到0.4安時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2，那么Q2是Q1的(

)A、2倍B、4倍C、0.25倍D、0.5倍B【練習(xí)5】：第37頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二接入更多大功率的用電器時(shí)，電線將顯著發(fā)熱，會(huì)燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)。這又是為什么？第38頁，共42頁，2023年，2月20日，星期二防止電熱的圖片電腦中的CPU在工作