1、焦耳定律,第十八章 第节,周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可之后就发现，小明刚看过电视。,生活中的物理,小明爸爸是根据什么道理判定的呢？,生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。,生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。,1、电流的热效应：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,2、电流的热效应能量转化,电能,内能,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,现象一：电流越大，电炉丝能
2、产生热量越多,猜想一：电流产生的热量与电流有关,现象二：通电时间越长电炉丝产生的热量越多。,猜想二：电流产生的热量与通电时间有关,事实：电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。,猜想三：电流产生的热量与导体的电阻大小有关。,猜想？,问题一：如何比较电流产生的热量的大小？,实验装置,实验方法：控制变变量法,转换法,问题二：如何控制电流相同来研究电流产生的热量与不同电阻值的关系？,实验装置,问题二：如何控制电阻相同来研究电流产生的热量与不同电流大小的关系？,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
3、时间相同的情况下，电流越大，电阻产生的热量越多。,观察实验,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 时间的关系。,焦 耳,3.单位：焦耳（J）,2.公式：,根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律：,1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。,英国物理学家焦耳通过大量的实验，总结出焦耳定律。 焦 耳 定 律,(补充）*4. 电热功率,PQ = I2R,Q =
4、I2Rt=(0.6 A)260 W300 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,输电导线,电热器的发热体,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
5、意条件。,1电热的利用-电热器,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。,三、电热的利用和防止,定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。,原理：焦耳定律,组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是 由电阻率大、熔点高的合金制成。,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,1在电热器（纯电阻）电路（只有电阻）中：电能全部转化为内能， W = Q W = UIt = Q = I2Rt如：电暖器，电饭锅，电炉子等。,2当电扇（电动机）工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械
6、能：,WQ热,四、电能（电功）和电热关系,W = UIt Q = I2Rt,一台电动机正常工作时线圈两端电压为380V， 线圈电阻为2，线圈中电流为10A，这台电 动机正常工作1S消耗的电能为W和产生的热 量为Q分别为多少？,如图所示，在四个相同的水槽中盛有质量 和温度都相同的水，现将电阻丝R1、R2（R1R2）， 分别按下图所示的四种方法连接放入水槽，并接 入相同的电路。通电相同时间后，水槽中水温最 高的是：,1如图所示，在A、B两个容器内装有质量和温度 都相同的水，已知R1=2R2，通电后（ ）,AA中的水先沸腾 BB中水先沸腾C两容器中的水同时沸腾 D无法确定,2（2012泗洪县模拟）如
7、图所示电路中，已知R1R2， 电源电压U保持不变，在相同的时间内四个电路中总共放 出的热量由多到少的顺序是（ ）,A甲、乙、丙、丁 B 甲、丙、丁、乙 C丙、丁、乙、甲 D乙、丁、丙、甲,3（2014峨眉山市二模）如图所示，在左、右两 个相同容器中分别装有质量和温度都相同的水和煤 油，通电后，两容器中的液体同时升到60，由此 可知（ ）,AR1=R2 BR1R2CR1R2 D条件不足，无法确定,11. 下列关于如图所示实验的说法中错误的是： 该实验研究的是电流的热效应 观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越 大产生的热量越少 C. 实验中采用了控制变量法 D. 通过观察温度计示数的高低来判
8、断电流通过 导体时产生热量的多少,9下列家电或交通工具工作时，利用电能转化 为内能进行工作的是,A.电视机 B.洗衣机 C.电熨斗 D. 无轨电车,14如图所示，甲、乙、丙三个密闭容器中密封着 等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空 气温度的变化。三个容器中的电阻丝串联起来接到 电源两端，其中在丙容器的外部，将一个电阻和这 个容器内的电阻并联。通电一段时间后，U型管中 两侧的液面高度差最大的是,A甲 B乙 C丙 D三个相同,电热计算,两种典型的电饭煲电路,1、如图所示为的电原理图，当控制开关闭合时处于加热煮饭状态，此时功率为1000W饭熟后，控制开关自动断开，处于保温状态，若此时的功率为
9、100W求：电热板和保温器的电阻各为多少（假设电阻值不随温度的变化而变化）？,2、如图是某品牌家用的工作原理图，已知R2的阻值为44，单独闭合开关S1时，处于保温状态，此时的保温功率为40W求： （1）R1阻值是多少？ （2）同时闭合开关S1、S2，处于加热状态，此时电路的总功率是多大，此时工作 1min消耗多少电能？,3某设有“加热”和“保温”两档，其内部简化电路如图所示若已知R0=44，R=2156，则 （1）当开关S置于“1”档时，处于（选填“加热”或“保温”）状态； （2）当处于保温档时，电路中的电流是多少？ （3）当开关S置于“2”挡时，的总功率是多少？,4、有一个直流电动机，当加在它两端的电压为0.2V时，不转，测得流过的电流是0.5A；若把接入2.0V的电压的电路中，正常工作，工作电流是1.0A求： （1）正常工作时输出功率多大？ （2）如果在正常工作时，转子突然被卡住，此时的发热功率是多大？,5、两端的电压为U1=0.3V时，不转动，流过线圈的电流I1=0.3A；当两端的电压增至2V时，正常工作，流过线圈的电流强度为I2=0.8A，求正常工作时： （1）输入功率；（2）输出功率；（3）效率,
