名師課件：焦耳定律

第十八章電功率第四節(jié)

焦耳定律人教版物理九年級(jí)全一冊(cè)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。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)。電流的熱效應(yīng)想想議議電爐絲和導(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?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)?猜想：（1）電流的大?。?）電阻的大?。?）通電時(shí)間的長(zhǎng)短電流通過(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)實(shí)驗(yàn)裝置研究電熱與電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)1兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，U形管液面高度的變化反映著容器內(nèi)空氣溫度的變化。兩個(gè)密閉容器中都有一段電阻絲，右邊容器中的電阻絲阻值較大。將兩容器中的電阻絲串聯(lián)起來(lái)接到電源兩端，這時(shí)通過(guò)兩段電阻絲的電流相同。通電一段時(shí)間，觀察U形管液面高度的變化。R1=5ΩR2=10ΩA實(shí)驗(yàn)表明：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)電路圖：實(shí)驗(yàn)2研究電熱與電流關(guān)系兩個(gè)密閉容器中的電阻一樣大，在其中一個(gè)容器的外部，將一個(gè)相同的電阻與這個(gè)容器內(nèi)的電阻并聯(lián)，使得通過(guò)這個(gè)容器內(nèi)電阻的電流只有通過(guò)另外一個(gè)容器內(nèi)電阻電流的一半。通電一段時(shí)間，觀察U形管液面高度的變化。I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1實(shí)驗(yàn)表明：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)生的熱量越多。實(shí)驗(yàn)電路圖：觀察實(shí)驗(yàn)焦耳（JamesPrescottJoule，1818—1889），英國(guó)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(guò)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。焦耳焦耳（J）焦耳定律1．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)間成正比。2．公式：3．單位：

公式中的Q、I、R、t

的單位分別為J、A、W、s

.電能和電熱關(guān)系1．當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（純電阻電器，如：電暖器，電飯鍋，電爐子等），而沒(méi)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

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：

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:練一練

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)，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。分析1．電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞用來(lái)加熱電熱器的優(yōu)點(diǎn):清潔衛(wèi)生，沒(méi)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。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(guò)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（1）在家庭電路中，由于長(zhǎng)期的電流熱效應(yīng)，導(dǎo)線外的絕緣層會(huì)加速老化甚至?xí)龤Ы^緣層而引發(fā)火災(zāi)；（2）同時(shí)，由于電流熱效應(yīng)，會(huì)影響家電的使用性能和壽命。2．電熱的危害課堂小結(jié)1.焦耳定律3.電熱的利用和危害

2.電熱的計(jì)算（1）純電阻電路：（2）非純電阻電路：

課堂練習(xí)1．利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是(

)A．電風(fēng)扇B．電腦C．電冰箱

D．電水壺2．將規(guī)格都是“220V

100W”的一臺(tái)電風(fēng)扇、一臺(tái)電視機(jī)和一把電烙鐵分別接入家庭電路中，通電時(shí)間相同，下列說(shuō)法正確的是(

)A．三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量一樣多B．電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量最多C．電視機(jī)產(chǎn)生的熱量最多D．電烙鐵產(chǎn)生的熱量最多DD3．某同學(xué)用如圖所示的裝置探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻大小的關(guān)系”。圖中兩個(gè)燒瓶?jī)?nèi)盛有質(zhì)量和初始溫度相同的煤油，溫度計(jì)顯示煤油的溫度，兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，銅絲的電阻比鎳鉻合金絲的電阻小。(1)甲、乙兩個(gè)裝置是______(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)的，這樣連接的目的是_______________________________。如圖所示的電路是為了探究電流熱效應(yīng)與_________(選填“電阻”或“電流”)的關(guān)系。(2)一段時(shí)間后，可以觀察到甲瓶中溫度計(jì)的示數(shù)_____(選填“大于”“小于”或“等于”)乙瓶中溫度計(jì)的示數(shù)。(3)由上述實(shí)驗(yàn)可知，在電流和通電時(shí)間都相同時(shí)，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量________。串聯(lián)保證通過(guò)的電流和通電時(shí)間相等電阻小于越多4．將阻值為R甲＝40Ω和R乙＝10Ω的兩個(gè)電阻串聯(lián)后接在電源上，相同時(shí)間內(nèi)，兩電阻中產(chǎn)生熱量較多的是_______。若將兩電阻并聯(lián)后接在4V的電源上，1min內(nèi)兩電阻產(chǎn)生的總熱量為_(kāi)______J.

R甲120D6．下列各種方法和措施中，不是為了防止電熱危害的是(

)A．電腦機(jī)箱中安有電風(fēng)扇B．炎熱夏天，連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作的電視機(jī)要停用一會(huì)兒C．天氣潮濕時(shí)，長(zhǎng)期不用的電器隔一段時(shí)間要通一次電D．電視機(jī)的后蓋上有許多散熱孔7．一個(gè)大功率用電器，用鋁電線連接