第4節(jié)焦耳定律課件

1、18.4 18.4 焦耳定律焦耳定律1 1、知道電流的熱效應(yīng)、知道電流的熱效應(yīng). .2 2、知道焦耳定律，會用焦耳定律進行計算、知道焦耳定律，會用焦耳定律進行計算. .3 3、能用焦耳定律解釋簡單的現(xiàn)象、能用焦耳定律解釋簡單的現(xiàn)象. .(1)(1)燈泡發(fā)光一段時間后，用手觸摸燈泡有什燈泡發(fā)光一段時間后，用手觸摸燈泡有什么感覺？為什么？么感覺？為什么？ (2)(2)電風扇使用一段時間后，用手觸摸電動機電風扇使用一段時間后，用手觸摸電動機部分有什么感覺？為什么？部分有什么感覺？為什么？發(fā)燙發(fā)燙. .是電流的熱效應(yīng)是電流的熱效應(yīng). .問題問題電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)生活中生活中. .許多用電器接通電

2、源后許多用電器接通電源后. .都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生. .電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)叫做電流的熱效應(yīng).燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么？發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么？燙手燙手不燙手著火著火了！了！whywhy？家庭電路中使用功率過大的用電家庭電路中使用功率過大的用電器可能引起火災(zāi)，這又是為什么？器可能引起火災(zāi)，這又是為什么？燙燙手手不

3、燙不燙手手家庭電路中使家庭電路中使用功率過大的用功率過大的用電器可能引用電器可能引起火災(zāi)。起火災(zāi)。燈泡接入電路中時，燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得發(fā)光，際上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不電線的發(fā)熱卻覺察不出來。出來。要解釋上述兩個現(xiàn)象，我們必須研究要解釋上述兩個現(xiàn)象，我們必須研究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān).點亮的燈泡過一會兒會燙手，說明什么？導線和電熨斗串聯(lián)，為什么電熨斗很熱而導線并不很熱？說明什么？電流通過導體產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)？電流通過導體產(chǎn)生

4、熱的多少跟什么因素有關(guān)？ 猜想與假設(shè)猜想與假設(shè) 1.1.可能與可能與電阻電阻有關(guān)。電阻越大，電流熱效應(yīng)越大有關(guān)。電阻越大，電流熱效應(yīng)越大電流的熱效應(yīng)與那些因素有關(guān)？電流的熱效應(yīng)與那些因素有關(guān)？2.2.可能與可能與電流電流有關(guān)。電流越大，電流熱效應(yīng)越大有關(guān)。電流越大，電流熱效應(yīng)越大3.3.可能與可能與通通電時間電時間有關(guān)。通電時間越長，電流熱有關(guān)。通電時間越長，電流熱效應(yīng)越大效應(yīng)越大討論討論1.1.當一個物理量被猜測與多個因素有關(guān)，應(yīng)用什當一個物理量被猜測與多個因素有關(guān)，應(yīng)用什么方法去研究？么方法去研究？ 設(shè)計實驗設(shè)計實驗 控制變量法控制變量法討論討論2.2.用什么方法和器材去觀察那些不可見的物

5、理量？用什么方法和器材去觀察那些不可見的物理量？轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換法電熱電熱氣體（或液體）受熱膨脹氣體（或液體）受熱膨脹.觀察產(chǎn)生熱量的多少觀察產(chǎn)生熱量的多少實驗過程與實驗現(xiàn)象：實驗過程與實驗現(xiàn)象：（1 1）在電流和時間相同的情況下，研究熱）在電流和時間相同的情況下，研究熱量和電阻的關(guān)系；量和電阻的關(guān)系；（2 2）在電阻和時間相同的情況下，研究熱）在電阻和時間相同的情況下，研究熱量和電流的關(guān)系；量和電流的關(guān)系；（3 3）在電流和電阻相同的情況下，研究熱）在電流和電阻相同的情況下，研究熱量和時間的關(guān)系；量和時間的關(guān)系；實驗實驗1 1：研究電熱與電阻關(guān)系：研究電熱與電阻關(guān)系r1 = 5 r2 = 10 a

6、在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多.電阻絲電阻絲102r在電流、通電時間相同時，阻值在電流、通電時間相同時，阻值 大大 的電阻產(chǎn)生的熱量多的電阻產(chǎn)生的熱量多. . 51r實驗實驗1 1：研究電熱與電阻關(guān)系：研究電熱與電阻關(guān)系實驗實驗2 2：研究電熱與電流關(guān)系：研究電熱與電流關(guān)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一個電阻的電流越大.這個電阻產(chǎn)生的熱量越多這個電阻產(chǎn)生的熱量越多.電阻絲

7、電阻絲102r在電阻、通電時間相同時，電流在電阻、通電時間相同時，電流 大大 的電阻產(chǎn)生的熱量多的電阻產(chǎn)生的熱量多. .102r實驗實驗2 2：研究電熱與電流關(guān)系：研究電熱與電流關(guān)系電阻絲電阻絲rr在電流、電阻相同時，通電時間在電流、電阻相同時，通電時間 長長 的產(chǎn)生的熱量多的產(chǎn)生的熱量多. .實驗實驗3 3：研究電熱與通電時間關(guān)系：研究電熱與通電時間關(guān)系1 1、在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)、在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多生的熱量越多. .（i i與與t t相同，相同，r r越大，越大，q q越多）越多）2 2、在通電時間、電阻相同的情況下，電流、在通電時

8、間、電阻相同的情況下，電流 越大，產(chǎn)生的熱量越多越大，產(chǎn)生的熱量越多. .（ r r與與t t相同，相同，i i越大，越大，q q越多）越多）3 3、在電阻、電流相同的情況下，通電時間越長，產(chǎn)、在電阻、電流相同的情況下，通電時間越長，產(chǎn)生的熱量越多生的熱量越多. .（ r r與與i i相同，相同，t t越大，越大，q q越多）越多）英國物理學家焦耳做了大量的實驗，于英國物理學家焦耳做了大量的實驗，于18401840年最先年最先精確地確定電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時精確地確定電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間的關(guān)系，即焦耳定律間的關(guān)系，即焦耳定律. . 實驗結(jié)論：實驗結(jié)論：焦耳定律焦耳定

9、律q =iq =i rt rt 熱量熱量 電流電流 電阻電阻 時間時間j a j a s s公式：公式：意義：意義：單位：單位：焦耳定律：焦耳定律：電流通過導體產(chǎn)生的熱量電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟跟電流的二次方成正比電流的二次方成正比，跟導體的，跟導體的電電阻成正比阻成正比，跟，跟通電時間成正比通電時間成正比. 焦耳焦耳 (18181889)純電阻電路純電阻電路: 電能電能 內(nèi)能內(nèi)能 qi2rt wuit=m非純電阻電路非純電阻電路:電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+其它形式的能其它形式的能we其其 + quit i2rt=q 例例1 1：一根：一根6060 的電阻絲接在的電阻絲接在36v36v的電源上，在的

10、電源上，在5 5分鐘內(nèi)分鐘內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？共產(chǎn)生多少熱量？分析：先利用歐姆定律計算出通過電阻絲的電流，再利用焦分析：先利用歐姆定律計算出通過電阻絲的電流，再利用焦耳定律公式計算電流產(chǎn)生的熱量。耳定律公式計算電流產(chǎn)生的熱量。解：解：a6 . 060v36rui6480j300606 . 022rtiq例題例題例例2 2：某電動機上標有：某電動機上標有“220v,2a”220v,2a”它的線圈電阻為它的線圈電阻為5 5 ，當，當它正常工作一分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產(chǎn)生的熱它正常工作一分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產(chǎn)生的熱量為多少？如沒有其他能量的損失，則得到多少的機械能？量為多少？如沒

11、有其他能量的損失，則得到多少的機械能？解：消耗的電能為解：消耗的電能為: : w w總總=uit=220v=uit=220v2a2a60s=26400j60s=26400j線圈中產(chǎn)生的熱量為：線圈中產(chǎn)生的熱量為：q=iq=i2 2rt=(2a)rt=(2a)2 25 5 60s=1200j 60s=1200j 得到的機械能為：得到的機械能為： w w機機=w=w總總q=26400jq=26400j1200j=25200j1200j=25200j例題例題想想議議想想議議 從前面學習知道，額定電壓相同的燈泡，額定功率越大從前面學習知道，額定電壓相同的燈泡，額定功率越大.電阻越小，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱

12、量越多電阻越小，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多.可是按照焦耳定律可是按照焦耳定律.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，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？這是怎么回事？ 根據(jù)焦耳定律和歐姆定律，電流通過用電器的單位時根據(jù)焦耳定律和歐姆定律，電流通過用電器的單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 或或 .其中其中表表示通過用電器的電流相等時，用電器電阻越大，單位時間示通過用電器的電流相等時，用電器電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多；內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多； 表示用電器的兩端的電壓表示用電器的兩端的電壓相等時，用電器電阻越小，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。相等時，用電

13、器電阻越小，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。因此，兩者是不矛盾的。因此，兩者是不矛盾的。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清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。地控制和調(diào)節(jié)溫度。四、電熱的利用和防止四、電熱的利用和防止電熱器的優(yōu)點電熱器的優(yōu)點: 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：電視機的后蓋有很多孔，為了通風散熱；電腦如：電視機的后蓋有很多孔，為了通風散熱；電腦運行時要用微型風扇及時散熱等等。運行時要用微型風扇及時散熱等等。2電熱的危害電熱

14、的危害小結(jié)一一. .電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)1.1.定義定義: :電流通過導體導體會電流通過導體導體會發(fā)熱發(fā)熱的現(xiàn)象的現(xiàn)象. .2.2.實質(zhì)實質(zhì): :電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. .二二. .電熱器電熱器1.1.定義定義: :將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置. .2.2.原理原理: :電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng). .3.3.組成組成: :電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體.三三. .焦耳定律焦耳定律( (控制變量法控制變量法 轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換法) )1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :電流通過導體產(chǎn)生的熱量電流通過導體產(chǎn)生的熱量, ,與電流的平方成正比與電流的平方成正比, ,與與

15、導體的電阻成正比導體的電阻成正比, ,與通過時間成正比與通過時間成正比. .2.2.公式公式:q=iq=i2 2rtrt3.3.單位單位: : 電流電流-安安(a)(a) 電阻電阻-歐歐()() 時間時間-秒秒(s)(s) 熱量熱量-焦焦(j)(j)1.1.下列常見電器中不是利用電流的熱效應(yīng)下列常見電器中不是利用電流的熱效應(yīng)的是的是( )( )b2.2.下列各用電器均標有下列各用電器均標有“220 v 60 w”220 v 60 w”字字樣，它們正常工作相同的時間，發(fā)熱最多樣，它們正常工作相同的時間，發(fā)熱最多的用電器是的用電器是( )( )a.a.電視機電視機 b.b.電風扇電風扇c.c.電熱

16、毯電熱毯 d.d.一樣多一樣多c3.3.某阻值為某阻值為4 4 的定值電阻，通過的電流為的定值電阻，通過的電流為0.5 a0.5 a，則，則1 min1 min產(chǎn)生的熱量是產(chǎn)生的熱量是( )( )a.2 j b.30 j c.60 j d.120 ja.2 j b.30 j c.60 j d.120 j【解析】【解析】選選c.c.由焦耳定律得，該定值電阻由焦耳定律得，該定值電阻1 min1 min產(chǎn)產(chǎn)生的熱量為生的熱量為q=iq=i2 2rt=(0.5 a)rt=(0.5 a)2 24 4 60 s=60 j60 s=60 j，故選，故選c.c.c4.4.在在“探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻

17、間關(guān)系探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與電阻間關(guān)系”的實的實驗中，兩阻值分別為驗中，兩阻值分別為r r和和2r2r的電阻絲浸在相同質(zhì)量和初溫的電阻絲浸在相同質(zhì)量和初溫的煤油中，每一燒瓶里各插入一溫度計，如圖所示，電流的煤油中，每一燒瓶里各插入一溫度計，如圖所示，電流通過導體產(chǎn)生的熱量不易直接觀察，本實驗中通過通過導體產(chǎn)生的熱量不易直接觀察，本實驗中通過 _ _ 顯示電流產(chǎn)生的熱量變化；上述實顯示電流產(chǎn)生的熱量變化；上述實驗中采用這種電路連接方式的目的是驗中采用這種電路連接方式的目的是_._.溫度計示數(shù)上升溫度計示數(shù)上升保證通過兩個電阻絲的電流相等保證通過兩個電阻絲的電流相等【例】【例】(2011(2

18、011湛江中考湛江中考) )一只電烙鐵的規(guī)格為一只電烙鐵的規(guī)格為“220 v 110 w” 220 v 110 w” (1)(1)該電烙鐵正常工作的電流為多少？該電烙鐵正常工作的電流為多少？(2)(2)該電烙鐵的電阻為多少？該電烙鐵的電阻為多少？(3)(3)在額定電壓下通電在額定電壓下通電10 min10 min產(chǎn)生多少熱量？產(chǎn)生多少熱量？解：解：(1)(1)電烙鐵正常工作的電流電烙鐵正常工作的電流(2)(2)電烙鐵的電阻電烙鐵的電阻(3)(3)產(chǎn)生熱量產(chǎn)生熱量 q=w=pt=110 wq=w=pt=110 w101060 s=6.660 s=6.610104 4 j jp1 1 0 wi0 .5