1、焦耳定律,第十五章 第节,生活中的物理,用手一摸电视机后盖,谁知道他爸是根据什么道理判定的吗？,1,2,真相只有一个！刘炜琨看了电视！请问我是根据什么判断出看了电视的呢？,真相只有一个！让我来告诉你吧！,因为电视机还有余热！,生活中，许多用电器接通电源后，都 伴有热现象产生。,电热器,电热油汀,电 炉,电暖器,电水壶,电熨斗,电饭锅,热得快,电热器： 利用电流做功将电能转化为内能的装置。,电流的热效应：,通电导体发热的现象,一、电流的热效应,导体中有电流通过的时候，导体要发热，电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。,电热器的主要组成部分是发热体。,发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝 缠绕在
2、绝缘材料上制成的。,电热器就是利用电流的热效应工作的,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,提出问题,电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？,科学探究的过程,合理猜测,实验验证,制定计划,得出结论,交流讨论,E=mc2,演示实验,实验方法,实验目的,研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关,实验原理,当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，瓶塞上面原来一样高的液柱就会逐渐上升.电流产生的热量越多，液面就会上升得越高.我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量.,控制变量
3、法 物理学中对于多变量问题，通常使其它量相同，并改变其中一个量的大小，从而使问题得到简化。我们称此方法为控制变量法,探究电流的热效应跟哪些因素有关,制定计划,电阻丝,结论：,在电流、通电时间相同时，阻值 大 的电阻产生的热量多。,探究一：产热多少与电阻大小的关系,实验验证,电阻丝,结论：,在电流、电阻相同时，通电时间 长 的产生的热量多。,探究二：产热多少与通电时间的关系,实验验证,电阻丝,结论：,在通电时间、电阻相同时，电流越 大 的产生的热量多。,探究三：产热多少与电流大小的关系,实验验证,焦耳（James Prescott Joule， 18181889），英国物理学家。用 近 40 年
4、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,例1：流过一根10欧姆的电阻丝的电流为 2安培，问这根电阻丝在30秒内产热多少？,例题,解题格式：,电阻R=10，电流I=2A，时间t=30s,电热Q,由焦耳定律：Q=I2Rt=22*10*30=1200（J）,这根电阻丝共产热1200J。,Q = I2Rt=(0.6 A)260 W300
5、s= 6 480 J,一根 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,例题,例2：一根50欧姆的电阻丝工作了10秒钟后产生1.8*104焦耳的热量，问流过这根电阻丝的电流是多少？,解题格式：,电阻R=50，热量Q=1.8*104J，时间t=10s,电流I,由焦耳定律：Q=I2Rt所以：I=（Q/Rt）1/2=（1.8*104/（50*10）1/2=6（A）,这根电阻流过的电流为6安培。,【例题】：一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏，线圈的电阻为2欧,线圈中的电流为10安,若这台电动机正
6、常工作1秒钟，求：1 ）消耗的电能W。2 ）产生的热量Q。,解：1 ） WUIt380101J3800J,已知：电动机 U=380V I=10A R=2 t=1s 求： （ 1）W （2）Q,2 ） QI2Rt10 10 2 1J200J,1当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即Q = W = UIt = I2Rt如：电暖器，电饭锅，电炉子等。,2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,焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt =
7、Pt = U2/R t=I2Rt来计算热量.,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,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,焦耳定律是反映电流的 效应的规律，即 能转化为 的规律。,一电炉的电阻是100 ，通电时间10秒钟产生的热量为4105J,通过这个电炉的电流是 A,电流通过电风扇做功时， 能转化为 能和 能，如果电流做功3.6106J,电风扇获得的机械能一定 3.6106J,练习,热,电,内,20,电,内,机械,小于,课堂小结,焦耳定律的实验和内容,
