探究焦耳定律

1、生活中，許多用電器通電后，都生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。電流通過導(dǎo)體時電流通過導(dǎo)體時, ,導(dǎo)體會導(dǎo)體會發(fā)熱的現(xiàn)象，叫做發(fā)熱的現(xiàn)象，叫做電流的熱電流的熱效應(yīng)效應(yīng)。電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電電爐絲和導(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)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)素有關(guān)? ?電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少與什么因素電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)有關(guān)? ?演示實驗演示實驗結(jié)論結(jié)論1 1：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

2、情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量就越大，產(chǎn)生的熱量就 。越多越多結(jié)論結(jié)論2 2：在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個：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，這個電阻產(chǎn)生的熱量電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量 。越多越多1 1內(nèi)容：內(nèi)容： 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量熱量跟跟電流的平方電流的平方成正比，跟成正比，跟導(dǎo)體導(dǎo)體的電阻的電阻成正比，跟成正比，跟通電時間通電時間成正比。成正比。2 2公式公式：3 3單位：單位：焦耳（焦耳（J J）1 1在純電阻電路中（在純電阻電路中（如：電暖器，電飯鍋，電爐如：電暖器，電飯鍋，電爐子等子等），當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，電能全部

3、轉(zhuǎn)化為內(nèi)，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，這樣電能，而沒有同時轉(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 Q 就等于消耗的電能就等于消耗的電能W W， 即即Q Q = = W W = = UItUIt = = I I2 2Rt=Pt=Rt=Pt=2 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，消耗的，如當(dāng)電扇工作時，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：W WQ Q熱熱電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+ +機(jī)械能機(jī)械能tRU2此時，只能用此時，只能用Q=Q=I I2 2RtRt（焦耳定律）（焦耳定律）來計算電熱來計算電熱分析論

4、證：電流熱效應(yīng)與電阻關(guān)系分析論證：電流熱效應(yīng)與電阻關(guān)系利用歐姆定律，可以推導(dǎo)出電流熱效應(yīng)與電阻的定量關(guān)系利用歐姆定律，可以推導(dǎo)出電流熱效應(yīng)與電阻的定量關(guān)系1.1.在串聯(lián)電路中，由在串聯(lián)電路中，由P=UIP=UI，U=IRU=IR，可以得出，可以得出P=P= 。這個式子表明：電流相等時，在一定時間內(nèi)，導(dǎo)體產(chǎn)生的這個式子表明：電流相等時，在一定時間內(nèi)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻成熱量跟電阻成 。2.2.在并聯(lián)電路中，由在并聯(lián)電路中，由P=UIP=UI， ，可以得出，可以得出P=P= 。RUI 這個式子表明：電壓相等時，在一定時間內(nèi)，導(dǎo)體產(chǎn)生的這個式子表明：電壓相等時，在一定時間內(nèi)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻成

5、熱量跟電阻成 。I IR RtRU2正比正比反比反比Q = I2Rt =(0.6 A)260 W W300 s = 6480 J 一根一根 60 60 的電阻絲接在的電阻絲接在 36 V36 V的電源的電源兩端，在兩端，在 5 min5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量? ?答答: : 在在 5 min 5 min 內(nèi)共產(chǎn)生內(nèi)共產(chǎn)生 6480 J 6480 J 熱量熱量。解解: :I = = 0.6 AUR36 V60 有一電動機(jī)，它正常工作時的電阻為有一電動機(jī)，它正常工作時的電阻為55，電流，電流為為5A5A，正常工作的電壓為，正常工作的電壓為220V220V，通電，通電10min10

6、min，電動，電動機(jī)消耗的電能為多少？產(chǎn)生的熱量為多少？有多少機(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？電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能？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答：電動機(jī)消耗的電能為答：電動機(jī)消耗的電能為6.66.6105105焦焦, ,產(chǎn)生的熱量為產(chǎn)生的熱量為7.57.5104104焦，有焦，有5.855.85105105焦電電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能焦電電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能額定電壓

7、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，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒切?，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒前凑战苟?，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量按照焦耳定律，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，這是怎么回事越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事? ?答：前者說電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)答：前者說電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，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，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并

8、不矛盾。所以我們在應(yīng)用公式是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應(yīng)用公式時應(yīng)該特別注意條件。時應(yīng)該特別注意條件。1.1.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，沒有環(huán)境污染，熱效率生，沒有環(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。1.1.原理：利用原理：利用來工作的。來工作的。2.2.核心部分：核心部分：它是有它是有的材料制成的的材料制成的3.3.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)系因為電熱器中消耗的電能只用來發(fā)熱，所以因為電熱器中消耗的電能只用來發(fā)熱，所以很多情

9、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(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)行時要用微型風(fēng)扇及時散熱等等。運(yùn)行時要用微型風(fēng)扇及時散熱等等。有散熱窗有散熱窗裝風(fēng)扇裝風(fēng)扇 電流的熱效應(yīng)有時對我們有益，我們利用電流的熱效應(yīng)有時對我們有益，我們利用它；有時對我們有害，需要減少電流導(dǎo)致的發(fā)它；有時對我們有害，需要減少電流導(dǎo)致的發(fā)熱，或者盡快把發(fā)出的熱散發(fā)掉。熱，或者盡快把發(fā)出的熱散發(fā)掉。(1)(1)列舉兩個生活或者生產(chǎn)中利用電流熱效應(yīng)的實例列舉兩個生活或者生產(chǎn)中利用電流熱效應(yīng)的實例電熱毯、電烙鐵、電飯鍋、電熱孵化器等

10、電熱毯、電烙鐵、電飯鍋、電熱孵化器等(2)(2)列舉兩個生活和生產(chǎn)中為防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生列舉兩個生活和生產(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、電動電視機(jī)上的散熱窗、電動機(jī)外殼有許多散熱片機(jī)外殼有許多散熱片焦耳定律焦耳定律的實驗和的實驗和內(nèi)容內(nèi)容電熱的利電熱的利用和危害用和危害1.1.某導(dǎo)體的電阻是某導(dǎo)體的電阻是2,2,通過通過2A2A的電流的電流時，時，1min1min產(chǎn)生多少焦耳的熱量？產(chǎn)生多少焦耳的熱量？若電流變?yōu)樵瓉淼娜綦娏髯優(yōu)樵瓉淼? 2倍，其它條件不變，倍，其它條件不變，則電熱是原來的則電熱是原來的_倍倍4

11、2.2.一只額定功率是一只額定功率是450w450w的電飯鍋，在額定電壓的電飯鍋，在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生多少熱量？下使用，每分鐘產(chǎn)生多少熱量？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=27000J3.3.一只電烙鐵的額定電壓是一只電烙鐵的額定電壓是220V220V，在額定電壓，在額定電壓下工作時的電阻是下工作時的電阻是12101210，它的額定功率有多，它的額定功率有多大？在額定電壓下通電大？在額定電壓下通電10min10min產(chǎn)生多少熱量？產(chǎn)生多少熱量？解：解：WVRU401210220P22W）（額額因為電烙鐵消耗的電能全部用來發(fā)熱，所以因

12、為電烙鐵消耗的電能全部用來發(fā)熱，所以Q=W=Pt=40W1060s=24000J4.4.某校師生自制了一臺電烘箱。電烘箱的電阻某校師生自制了一臺電烘箱。電烘箱的電阻絲通過絲通過5A5A的電流時，每分鐘可產(chǎn)生的電流時，每分鐘可產(chǎn)生6.66.610104 4J J的的熱量。求這臺電烘箱的電功率和電阻絲工作時熱量。求這臺電烘箱的電功率和電阻絲工作時的電阻。的電阻。W101 . 1s60J106 . 6tQtWP34解：解： P=I2RW44)A5(J101 . 1IPR2326.6.在家庭電路中，有時導(dǎo)線長度不夠，需要在家庭電路中，有時導(dǎo)線長度不夠，需要把兩根連接起來，而連接處往往比別處更容把兩根連接起來，而連接處往往比別處更容易發(fā)熱，加速老化，甚至引起火災(zāi)。這是為易發(fā)熱，加速老化，甚至引