焦耳定律“十市聯賽”一等獎

生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現象產生。請舉例說明。產生熱量電流通過導體時電能轉化成內能，這個現象叫做電流的熱效應。一、電流的熱效應

烤火爐與導線串聯，烤火爐熱得發(fā)燙電線卻感覺不到熱提出問題：電流產生的熱量跟哪些因素有關呢？猜想：通電時間電流的大小導體電阻的大小實驗方法：實驗目的:

研究電流通過導體產生的熱量跟哪些因素有關

實驗原理:

當電流通過電阻絲時，電流產生熱量溫度升高，通過比較溫度的高低判斷產生熱量的多少。實驗探究控制變量法實驗1：研究電熱與電阻關系R1=2ΩR2=1ΩA在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產生的熱量越多。實驗2：研究電熱與電流關系在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產生的熱量越

多。焦耳（JamesPrescottJoule，

1818—1889），英國物理學家。用

近40年的時間做了400多次實驗，

研究熱和功的關系。通過大量的實

驗，于1840年最先精確地確定了電

流產生的熱量與電流、電阻和通電

時間的關系。焦耳

1．內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。

2．公式：Q=I2Rt

3．單位：焦耳（J）二、焦耳定律典型例題解析【例1】用電爐燒水時，電爐絲熱得發(fā)紅，而跟電爐絲連接著銅導線卻不怎么熱，這是為什么?電爐的電阻絲和銅導線是串聯在同一電路中的，所以通過的電流是相同的，時間也是相同的，根據焦耳定律Q=I2Rt可知，當兩導體中電流和通電時間均相同時，電流產生的熱量與導體的電阻成正比.由于電爐的電阻絲的電阻比銅導線的電阻大得多，所以電爐絲產生的熱量比銅導線要大得多.

【例2】一臺電動機正常工作時線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2Ω，通過線圈的電流為10A.這臺電動機正常工作時，一秒鐘消耗的電能為____J，產生的熱量為___J.3800200

1、焦耳定律理論推導：Q=W=UIt=(IR)It=I2Rt2、焦耳定律公式擴展：Q=W=Pt=UIt=

(只適用于純電阻電路)焦耳定律的變式公式3、Q=I2Rt與W=IUt的區(qū)別①在純電阻電路中，這兩個公式是通用的。把電能只轉化為熱能②在非純電阻電路中，W=IUt公式求得的是總消耗的電能；Q=I2Rt公式求得的是在總電能中部分轉發(fā)為熱能的能量即：W>QQ=I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s=6480J一根60Ω的電阻絲接在36V的電源兩端，在5min內共產生多少熱量?答:在5min內共產生6480J熱量。解:例題I=

=

=

0.6AUR36V60Ω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產生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事?想想議議答：前者說電阻越小，正常工作時單位時間內產生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應用公式時應該特別注意條件。1．電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞用來加熱電熱器的優(yōu)點: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節(jié)溫度。四、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高。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。2．電熱的危害1.電流通過導體時產生的熱量跟__________成正比，跟導體的____成正比，跟__________成正比，這個規(guī)律叫做焦耳定律，數字表達式是_______.2.電熱器是利用電流的__效應制成的，它的主要部件是______.電流流過電熱器所做的功全部用來產生____.3.有兩根金屬電阻絲，電阻分別為5Ω和15Ω，將它們串聯后接在一個電源兩端，它們的電壓之比為_____，在相同的時間內產生的熱量之比為______；如果將它們并聯同一電源兩極間，通過它們的電流之比為____，在相等的時間內產生的熱量之比為____.電流的平方電阻通電的時間Q=I2Rt熱發(fā)熱體熱量1∶31∶33∶13∶1當堂檢測4.在兩根橫截面積相同、長度不同的鎳鉻合金線兩端分別加上相同的電壓，那么下列說法中正確的是()A.長的鎳鉻合金線電阻較大，相同時間內產生的熱量較多B.短的鎳鉻合金線電阻較大，相同時間內產生的熱量較多C.長的鎳鉻合金線電阻較大，相同時間內產生的熱量較少D.短的鎳鉻合金線電阻較小，相同時間內產生的熱量較少5.一根電阻絲接在電壓U=5V的電源上，在1s內產生的熱量是2J，要讓該電阻(其電阻大小恒定不變)產生8J的熱量，可采用的辦法是()A.使電源電壓變?yōu)?0V，通電時間仍為1SB.使電源電壓仍為5V，通電時間變?yōu)?SC.使電源電壓變?yōu)?0V，通電時間變?yōu)镾D.使電源電壓變?yōu)?0V，通電時間變?yōu)?SCA6.如圖9-3-5所示，a、b相同容器中分別裝有相同質量的水，水中的電阻絲的阻值分別為R1和R2，且R1＜R2，則閉分開關S后，a、b容器中水溫上升較快的是()A.a容器中的水B.b容器中的水C.a、b容器中的水溫上升的快慢一樣D.無法判斷B圖9-3-5課后作業(yè)1.某同學自制了一個“電熱驅蚊器”，它的發(fā)熱元件是一個阻值為1.0×104Ω的電阻.將這個電熱驅蚊器接在電源的兩端，當電源兩端電壓為220V時，1min內產生的熱量的______J.2.一個標有“220V，500W”字樣的電加熱器(俗稱“熱得快”)，正常工作20分鐘產生的熱量為______焦.假若電加熱器放出的這些熱量全部被水吸收，在標準大氣壓下____(填“能”