探究焦耳定律物理課件

第十五章電能與電功率探究焦耳定律周六，小明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?？尚∶鞯拿妹门苓^來偷偷告訴爸爸：哥哥剛把電視關(guān)了。請(qǐng)你當(dāng)下小偵探，幫助這位爸爸判斷一下小明到底有沒有看過電視？你的依據(jù)是什么？電熨斗電水壺電暖風(fēng)生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。熱水器電爐飲水機(jī)生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。它們都有什么共同特性？你還知道哪些類似的用電器？電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱的現(xiàn)象，叫做電流的熱效應(yīng)。通過電爐絲和導(dǎo)線的電流相同，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)？提出問題猜想假設(shè)：實(shí)驗(yàn)原理電流的大小、導(dǎo)體電阻的大小、通電時(shí)間控制變量法當(dāng)電流通過電阻絲時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量就使周圍

的空氣溫度升高、體積膨脹。利用這個(gè)特點(diǎn)，采

用

U

形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的

變化來間接反映電流產(chǎn)生的熱量。實(shí)驗(yàn)方法：——轉(zhuǎn)換法實(shí)驗(yàn)過程：現(xiàn)象：結(jié)論：1、研究電熱與電阻的關(guān)系R1=5ΩR2=10ΩA電路圖內(nèi)部電阻較大的容器的U形管中液柱上升較高。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)過程：現(xiàn)象：結(jié)論：2、研究電熱與電流的關(guān)系電路圖通過內(nèi)部電阻的電流較大的，U形管中液柱上升較高。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。I=2I1AR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1實(shí)驗(yàn)過程：現(xiàn)象：結(jié)論：3、研究電熱與通電時(shí)間的關(guān)系給同一個(gè)電阻通電的時(shí)間越長，液柱上升越高。在電流、電阻相同的情況下，通電的時(shí)間越長，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。觀察一個(gè)設(shè)備（電阻、電流不變）U形管中液柱隨通電時(shí)間的變化情況在電流相同、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；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；在電流、電阻相同的情況下，通電的時(shí)間越長，

這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。電熱和電阻、電流、通電時(shí)間的定性關(guān)系：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（定量關(guān)系）。Q=I

2R

t

焦耳定律公式：意義：單位：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，跟通電時(shí)間成正比。熱量電流電阻時(shí)間JAΩs練習(xí)：一根

60

?

的電阻絲接在

36

V

的電源上，在

5

min

內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？解：通過電阻絲的電流電流產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝(0.6

A)2×60

?×5×60

s＝6

480

J還有其他方法嗎？焦耳定律的理論推導(dǎo)電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱（即只發(fā)熱），而沒有轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，那么，電流產(chǎn)生的熱量

Q

就等于消耗的電能

W。Q＝W＝UIt＝IR×It＝I2Rt純電阻電路，

歐姆定律成立當(dāng)電路中消耗的電能除內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為其他能時(shí)：W＝UIt＞Q＝I2Rt注意：（非純電阻電路，歐姆定律不成立）電能→內(nèi)能＋機(jī)械能示例：電動(dòng)機(jī)學(xué)以致用：通過電爐絲和導(dǎo)線的電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？電爐通過導(dǎo)線接到電路中，導(dǎo)線中的電流跟電爐絲中的電流相等，但電爐絲的電阻比連接電爐絲的導(dǎo)線電阻大得多，根據(jù)焦耳定律

Q

=

I2Rt

知，電流相等，電阻大的，相同時(shí)間里放出的熱較多，所以電爐絲很熱，而導(dǎo)線卻不熱。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。可是按照焦耳定律，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？——前提條件是電流相同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?！疤釛l件是電壓相同按照焦耳定律，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。我們?cè)趹?yīng)用公式時(shí)應(yīng)該特別注意條件。電熱的應(yīng)用電熱器的優(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。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……電熱的控制很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。課堂小結(jié)電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱的現(xiàn)象電熱的應(yīng)用與控制導(dǎo)體放出熱量的影響因素：通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻、導(dǎo)體的電流以及通電時(shí)間有關(guān)焦耳定律：Q=I2Rt1．電流的熱效應(yīng)是電流通過導(dǎo)體時(shí)_____轉(zhuǎn)化成_____的現(xiàn)象。電熱器是利用電流的_______制成的加熱設(shè)備。電能內(nèi)能熱效應(yīng)2．電阻R1、R2串聯(lián)在電路中，R1=4Ω，R2=6Ω，則P1∶P2=_______，Q1∶Q2=_______。2∶32∶3甲乙3．有甲、乙兩只電爐，分別標(biāo)注“220V，500W”和“220V，1000W”，把它們串聯(lián)在電壓為220V的電路中，發(fā)熱量較大的是____；將它們并聯(lián)在220V的電路中，發(fā)熱量較大的是____。4．在驗(yàn)證焦耳定律的實(shí)驗(yàn)中，為了比較電流通過兩根不同的電阻絲產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)同時(shí)保持相同的物理量是（）A．通過它們的電流和加在兩端的電壓B．通過它們的電流和它們的電阻C．通過它們的電流和通電時(shí)間D．通過它們的電流、加在它們兩端的電壓及通電時(shí)間CB5．現(xiàn)有甲乙兩個(gè)電爐子，已知電爐電阻R1＞R2，分別接入電源電壓220V的電路中，相同時(shí)間內(nèi)，它們發(fā)熱情況是（）A．甲放熱多B．乙放熱多C．同樣多D．無法判斷A

6．將一臺(tái)“220V，100W”的電風(fēng)扇，一個(gè)“220V，100W”的充電器，一把“220