焦耳定律【省一等獎(jiǎng)】

焦耳定律第十八章第４節(jié)生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。請(qǐng)舉例說明。電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。一、電流的熱效應(yīng)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)?想想議議電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)?演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)1：研究電熱與電阻關(guān)系R1=5ΩR2=10ΩA在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。實(shí)驗(yàn)2：研究電熱與電流關(guān)系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越

多。觀察實(shí)驗(yàn)焦耳（JamesPrescottJoule，

1818—1889），英國物理學(xué)家。用

近40年的時(shí)間做了400多次實(shí)驗(yàn)，

研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實(shí)

驗(yàn)，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(shí)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(shí)間成正比。

2．公式：Q=I2Rt

3．單位：焦耳（J）二、焦耳定律

1．當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，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(shí)，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：

W＞Q熱三、電能和電熱關(guān)系電能內(nèi)能+機(jī)械能Q=I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s=6480J一根60Ω的電阻絲接在36V的電源兩端，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?答:在5min內(nèi)共產(chǎn)生6480J熱量。解:例題I=

=

=

0.6AUR36V60Ω額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒前凑战苟?，電阻越大，單位時(shí)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(shí)單位時(shí)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(shí)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?cè)趹?yīng)用公式時(shí)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(diǎn):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(yùn)行時(shí)要用微型風(fēng)扇及時(shí)散熱等等。2．電熱的危害2．某調(diào)光燈電路如圖所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P滑至a端時(shí)，燈泡L的功率為36W滑片P滑至b端時(shí)，燈泡L的功率為9W，則滑片P滑至a、b的中點(diǎn)時(shí)，燈泡L的功率為是多少？滑變的電功率是多少？

U

P

L

a

b2、將燈L接到電壓為U的電路上時(shí)，燈的電功率為25瓦．若將燈L與一個(gè)電阻R串聯(lián)后仍接在原電路上時(shí)，燈L消耗的電功率為16瓦，設(shè)燈絲電阻不變，則此電阻消耗的電功率是（）A．2WB．4

WC．8

WD．10

W6．如圖所示，L是“12V

6W”的小燈泡，R1是定值電阻，R2是滑動(dòng)變阻器（阻值0-24Ω），設(shè)電源電壓和燈泡電阻不變．

（1）求小燈泡的電阻值．

（2）閉合開關(guān)S、S1．滑片P在a端時(shí)，小燈泡恰能正常發(fā)光，電流表示數(shù)為0.9A，求R1的阻值．若滑動(dòng)變阻器的滑片向右移至某處時(shí)，電流表示數(shù)為0.8A，求此時(shí)電路消耗的總功率．

（3）閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S1，求在滑片P移動(dòng)過程中，燈泡消耗的最小功率．10．如圖所示電路，已知電流表的量程為O～O.6A，電壓表的量程為O～3V，定值電阻R1阻值為1OΩ，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為20Ω，電源電壓為8V．開關(guān)S閉合后，在變阻器滑片滑動(dòng)過程中，保證電流表、電壓表不被燒壞的情況下（）A