1、焦耳定律,第十八章 第节,生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。,电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。,一、电流的热效应,电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?,想想议议,设计实验,讨论1.当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用 什么 方法去研究？,答:控制变量法,讨论2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？,答：转换法,电热,气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少,实验中，通过观察U形管中液面高度的变化 来判断产生热量的多少。,实验过程与实验现象： （1）在电流和时间相同的
2、情况下， 研究热量和电阻的关系； （2）在电阻和时间相同的情况下，研究热量和电流的关系； （3）在电流和电阻相同的情况下，研究热量和时间的关系；,实验1：研究电热与电阻关系,在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。,实验2：研究电热与电流关系,在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多。,焦耳（James Prescott Joule， 18181889），英国物理学家。用 近 40 年的时间做了 400 多次实验， 研究热和功的关系。通过大量的实 验，于 1840 年最先精确地确定了电 流产生的热量与电流、电阻和通电 时间的
3、关系。,焦 耳,1内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。2公式：Q = I2Rt 3单位：焦耳（J）,二、焦耳定律,1在纯电阻电路中（如：电暖器，电饭锅，电炉子等），当电流通过导体时，电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即Q = W = UIt = I2Rt=Pt=,2在非纯电阻电路中，如当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：,WQ热,三、电能和电热关系,此时，只能用Q=I2Rt（焦耳定律）来计算电热,Q = I2Rt=(0.6 A)260 W300 s= 6 480 J,一根
4、 60 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?,答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。,解:,例题 1,额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?,想想议议,答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。,1电热的利用,利用电热孵化器孵小鸡,用来加热,电热器的优点: 清洁卫生，没有环境
5、污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。,四、电热的利用和防止,电热器,1.原理：利用电流的热效应来工作的。,2.核心部分：发热体，它是有电阻率大，熔点高的材料制成的,3.电热器的电热和电功的关系,因为电热器中消耗的电能只用来发热，所以,电热Q=电功W,很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。,2电热的危害,电热的防止,电脑中的CPU在工作时要产生热,如果过热就会损坏芯片,所以要在芯片上加装散热片和风扇.,课堂小结,焦耳定律的实验和内容,P102动手动脑学物理,1.某导体的电阻是2,通过2A的电流时，1min产生多
6、少焦耳的热量？,解：Q=I2Rt=(2A)2260s=480J,若电流变为原来的2倍，其它条件不变，则电热是原来的_倍,4,2.一只额定功率是450w的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？,解：电饭锅是纯电阻电路,所以，Q=W=Pt=450W60s=27000J,3.电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。,(1)列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例,电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等,(2)列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施,电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机外壳有许多散热片,
7、4.在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？,根据公式P=I2R可知，在电流相等时，电阻越大，电功率越大。导线相互连接的位置接触电阻比较大，因而电能转化为热的功率也较大，造成此处比别处更容易发热，加速老化甚至引起火灾,答：,有一电动机，它正常工作时的电阻为5，电流为5A，正常工作的电压为220V，通电10min，电动机消耗的电能为多少？产生的热量为多少？有多少电能转化为机械能？,5、,解：消耗的电能：,W= UIt =220V5A600s=6.6105J,电热Q = I2Rt =(5A)25600s=7.5104J,转化为的机械能：E机=WQ=6.6105J 7.5104J,=5.85105J,
