電流的熱效應(yīng)與焦耳定律

1、電流的熱效應(yīng)與焦耳定律電流的熱效應(yīng)與焦耳定律焦耳定律焦耳定律用手一摸電視機(jī)后蓋用手一摸電視機(jī)后蓋 上周六，小明的爸爸出門(mén)前囑咐他好好寫(xiě)作業(yè)，不上周六，小明的爸爸出門(mén)前囑咐他好好寫(xiě)作業(yè)，不 要看電視。爸爸回來(lái)時(shí)看到他在認(rèn)真寫(xiě)作業(yè)，電視機(jī)也沒(méi)打開(kāi)要看電視。爸爸回來(lái)時(shí)看到他在認(rèn)真寫(xiě)作業(yè)，電視機(jī)也沒(méi)打開(kāi)，很高興。，很高興。 可是可是 后就發(fā)現(xiàn)，小明剛看后就發(fā)現(xiàn)，小明剛看過(guò)電視。過(guò)電視。生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)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(shuō)明。生。請(qǐng)舉例說(shuō)明。焦耳定律電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個(gè)現(xiàn)象叫電流通過(guò)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)。做電

2、流的熱效應(yīng)。一、電流的熱效應(yīng)一、電流的熱效應(yīng)焦耳定律電爐絲和導(dǎo)線通過(guò)電流相同，為什么電爐絲熱電爐絲和導(dǎo)線通過(guò)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)熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱? ?電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)? ?想想議議想想議議焦耳定律焦耳定律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):1.將一段銅絲與一段鎳鉻合金絲串聯(lián)將一段銅絲與一段鎳鉻合金絲串聯(lián),并粘上等量的凡并粘上等量的凡 士林士林,通過(guò)觀察凡士林熔化所用的時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行比較通過(guò)觀察凡士林熔化所用的時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行比較. (加熱固體加熱固體)2.在燒瓶在燒瓶A中盛等量的煤油，溫度計(jì)顯示煤油的溫中盛等量的煤

3、油，溫度計(jì)顯示煤油的溫 度燒瓶中是銅絲，電阻較小，燒瓶中是鎳鉻度燒瓶中是銅絲，電阻較小，燒瓶中是鎳鉻 合金絲，電阻較大兩瓶中金屬絲串聯(lián)起來(lái)接到電合金絲，電阻較大兩瓶中金屬絲串聯(lián)起來(lái)接到電 源上通電一定時(shí)間后，比較兩瓶中煤油的溫度變?cè)瓷贤娨欢〞r(shí)間后，比較兩瓶中煤油的溫度變 化化 (加熱液體加熱液體).把兩燒瓶中密閉，中間插入帶有水柱的細(xì)玻璃管把兩燒瓶中密閉，中間插入帶有水柱的細(xì)玻璃管, 通觀察管中水柱位置的變化來(lái)比較通觀察管中水柱位置的變化來(lái)比較.（加熱氣體加熱氣體）電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱與電阻的關(guān)系電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱與電阻的關(guān)系（控制變量法（控制變量法 轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換法）焦耳定律接電源接電源鎳鉻

4、絲鎳鉻絲銅絲銅絲支支 架架焦耳定律電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)電流通過(guò)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)演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置焦耳定律實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)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在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻在電流相同、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。越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。焦耳定律實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)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(shí)間相同的情況下，通過(guò)在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)

5、生的熱量越一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。多。焦耳定律觀察實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)焦耳定律焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英國(guó)物理學(xué)家。用），英國(guó)物理學(xué)家。用近近 40 年的時(shí)間做了年的時(shí)間做了 400 多次實(shí)驗(yàn)，多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(guān)系。通過(guò)大量的實(shí)研究熱和功的關(guān)系。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，于驗(yàn)，于 1840 年最先精確地確定了電年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。時(shí)間的關(guān)系。焦焦 耳耳焦耳定律焦耳定律焦耳定律焦耳定律Q = I R t Q = I R t 熱量熱量 電流電流 電阻電阻 時(shí)間時(shí)間J A

6、 S公式：公式：意義：意義：?jiǎn)挝唬簡(jiǎn)挝唬航苟山苟桑弘娏魍ㄟ^(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟熱量跟電流的二次方成正比電流的二次方成正比，跟，跟導(dǎo)體的導(dǎo)體的電阻成正比電阻成正比，跟，跟通電時(shí)間通電時(shí)間成正比成正比。 焦耳焦耳 (18181889)內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方內(nèi)容：電流通過(guò)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)成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí) 間成正比。間成正比。二、焦耳定律二、焦耳定律焦耳定律焦耳定律Q = I R t Q = I R t 熱量熱量 電流電流 電阻電阻 時(shí)間時(shí)間J A S公式：公式：意義：意義：?jiǎn)挝唬簡(jiǎn)挝唬?

7、焦耳焦耳 (18181889)焦耳定律1在純電阻電路中（在純電阻電路中（如：電暖器，電飯鍋，如：電暖器，電飯鍋，電爐子等電爐子等），當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒(méi)有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，這樣電內(nèi)能，而沒(méi)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 就等于消耗的電能就等于消耗的電能W，即，即Q = W = UIt = I2Rt=Pt=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，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：耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：WQ熱熱三、電能和電熱關(guān)系三、電能和電熱關(guān)系電能電能 內(nèi)能內(nèi)能

8、+機(jī)械能機(jī)械能tRU2此時(shí)，只能用此時(shí)，只能用Q=I2Rt（焦耳定律）（焦耳定律）來(lái)計(jì)算電熱來(lái)計(jì)算電熱焦耳定律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 5 min 內(nèi)共產(chǎn)生內(nèi)共產(chǎn)生 6 480 J 熱量。熱量。解解: :例題例題 1I = = 0.6 AUR36 V60 焦耳定律有一電動(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5，電流為電流為5A，正常工作的電壓為，正常工作的電壓為220V，通電，通電10

9、min，電動(dòng)機(jī)消耗的電能為多少？產(chǎn)生的，電動(dòng)機(jī)消耗的電能為多少？產(chǎn)生的熱量為多少？有多少電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？熱量為多少？有多少電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？例題例題 2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)化為的機(jī)械能：E機(jī)機(jī)=WQ=6.6105J 7.5104J=5.85105J焦耳定律額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越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桑娮柙酱?，單

10、位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量按照焦耳定律，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，這是怎么回事越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事? ?想想議議想想議議答：前者說(shuō)電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)答：前者說(shuō)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(shuō)，產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說(shuō)，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件電阻越大，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。時(shí)應(yīng)該特別注意條件。焦耳定律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

11、化器孵小雞用來(lái)加熱用來(lái)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(méi)有環(huán)境污染，熱效率生，沒(méi)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。四、電熱的利用和防止四、電熱的利用和防止焦耳定律電熱器電熱器1.原理：利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的。原理：利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的。2.核心部分：發(fā)熱體，它是有電阻率大，核心部分：發(fā)熱體，它是有電阻率大，熔點(diǎn)高的材料制成的熔點(diǎn)高的材料制成的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?lái)發(fā)熱，所以因?yàn)殡姛崞髦邢牡碾娔苤挥脕?lái)發(fā)熱，所以電熱電熱Q=電功電功W焦耳定律很多情況下我們并不希望用電器

12、的溫度過(guò)高。很多情況下我們并不希望用電器的溫度過(guò)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。2電熱的危害電熱的危害焦耳定律焦耳定律課堂小結(jié)課堂小結(jié)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焦耳定律焦耳定律P102動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理1.某導(dǎo)體的電阻是某導(dǎo)體的電阻是2,通過(guò)通過(guò)2A的電流時(shí)，的電流時(shí)，1min產(chǎn)生多少焦耳的熱量？產(chǎn)生多少焦耳的熱量？解：解：Q=IQ=I2 2Rt=(2A)Rt=(2A)2 22260s=480J60s=480J若電流

13、變?yōu)樵瓉?lái)的若電流變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，其它條件不變，則倍，其它條件不變，則電熱是原來(lái)的電熱是原來(lái)的_倍倍4焦耳定律2.一只額定功率是一只額定功率是450w的電飯鍋，的電飯鍋，在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生多在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生多少熱量？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=27000J焦耳定律3.一只電烙鐵的額定電壓是一只電烙鐵的額定電壓是220V，在，在額定電壓下工作時(shí)的電阻是額定電壓下工作時(shí)的電阻是1210，它的額定功率有多大？在額定電壓下它的額定功率有多大？在額定電壓下通電通電10min產(chǎn)生多少熱量？產(chǎn)生多少熱量？解：解：WVRU4

14、01210220P22W）（額額因?yàn)殡娎予F消耗的電能全部用來(lái)發(fā)熱，所以因?yàn)殡娎予F消耗的電能全部用來(lái)發(fā)熱，所以Q=W=Pt=40W1060s=24000J焦耳定律4.某校師生自制了一臺(tái)電烘箱。電某校師生自制了一臺(tái)電烘箱。電烘箱的電阻絲通過(guò)烘箱的電阻絲通過(guò)5A的電流時(shí)，每的電流時(shí)，每分鐘可產(chǎn)生分鐘可產(chǎn)生6.6104J的熱量。求這的熱量。求這臺(tái)電烘箱的電功率和電阻絲工作時(shí)臺(tái)電烘箱的電功率和電阻絲工作時(shí)的電阻。的電阻。W101 . 1s60J106 . 6tQtWP34解：解：P=I2RW44)A5(J101 . 1IPR232焦耳定律5.電流的熱效應(yīng)有時(shí)對(duì)我們有益，電流的熱效應(yīng)有時(shí)對(duì)我們有益，我們利

15、用它；有時(shí)對(duì)我們有害，需我們利用它；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。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、電視機(jī)上的散熱窗、電動(dòng)機(jī)外殼有許多散熱片電動(dòng)機(jī)外殼有許多散熱片焦耳定律6.在家庭電路中，有時(shí)導(dǎo)線長(zhǎng)度不在家庭電路中，有時(shí)導(dǎo)線長(zhǎng)度不夠，需要把兩根連接起來(lái)，而連接夠，需要把兩根連接起來(lái)，而連接處往往比別處更容易發(fā)熱，加速老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？化，甚至引起火災(zāi)。這是為什么？