1、第十八章第十八章 第第4節節 焦耳定律焦耳定律你知道嗎你知道嗎? 星期天,小東的媽媽出門前囑咐小東別看電視,得先完成作業,可是小東等媽媽一走,就看起了電視,直到媽媽回來前才開始做作業,媽媽問小東為何沒有做完作業,小東說作業太難,可是小東媽媽只用了一招就知道小東說了謊,請問,他媽媽是怎樣做的?她摸了摸電視機的的散熱窗，發現那兒還熱著呢她摸了摸電視機的的散熱窗，發現那兒還熱著呢你有類似的經歷嗎，這個故事對你有什么啟示？你有類似的經歷嗎，這個故事對你有什么啟示？ 電流通過電流通過導體時電導體時電能轉化成能轉化成內能（熱內能（熱能）能） 這些用這些用電器工作電器工作時的共同時的共同點是什么點是什么?熱

2、水器熱水器電烤箱電烤箱生活中，還有哪些用電器通電后，都伴有熱現象生活中，還有哪些用電器通電后，都伴有熱現象產生？請舉些例子。產生？請舉些例子。電流通過導體時電能轉化成內能，這個現象叫做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。電流的熱效應。一、電流的熱效應一、電流的熱效應利用利用電流的熱效應電流的熱效應來加熱的設備：來加熱的設備：_電熱器電熱器思考：思考：電爐絲和導線串電爐絲和導線串聯接入電路，聯接入電路，為什么為什么電電爐絲爐絲熱的熱的發紅發紅，而導線，而導線卻幾乎卻幾乎不發熱不發熱？提出問題提出問題: 電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有

3、關？有關？電爐電爐你的猜想是；你的猜想是；電流通過導體時產生熱量與電流通過導體時產生熱量與_有關。3 3、相同的導線，如果將燈泡換成大功率的電爐，導線將顯著發、相同的導線，如果將燈泡換成大功率的電爐，導線將顯著發熱，甚至燒壞導線熱，甚至燒壞導線2 2、電熨斗，它通電時間過長，一不小心，就會燙壞衣料、電熨斗，它通電時間過長，一不小心，就會燙壞衣料你的猜想是；你的猜想是；電流通過導體時產生熱量與電流通過導體時產生熱量與_ 有關。有關。 你的猜想是；你的猜想是；電流通過導體時產生熱量與電流通過導體時產生熱量與_ 有關。通電時間通電時間電流大小電流大小猜想：猜想：導體的電阻導體的電阻 導體的電阻導體的

4、電阻通電時間通電時間電流大小電流大小1、電爐絲和導線是串聯的，通電時電爐絲熱得發紅，而導、電爐絲和導線是串聯的，通電時電爐絲熱得發紅，而導線卻幾乎不熱。線卻幾乎不熱?！驹O計實驗設計實驗】討論討論1：當大家猜想電熱與多個因素有關，實驗研究時應用：當大家猜想電熱與多個因素有關，實驗研究時應用 什么方法去研究？什么方法去研究？ 控制變量法控制變量法討論討論2：（：（觀察實驗裝置觀察實驗裝置）（1）用什么方法去觀察不可見的物理量（電熱）？用什么方法去觀察不可見的物理量（電熱）？電熱電熱 通過空氣受熱膨脹程度，觀察產生熱量的多少。通過空氣受熱膨脹程度，觀察產生熱量的多少。 像這種利用物理量產生的效應來觀

5、察不可見的物理量像這種利用物理量產生的效應來觀察不可見的物理量的方法叫的方法叫轉換法。轉換法。 實驗中，通過觀察兩個實驗中，通過觀察兩個U形管中染色水柱液面高度的形管中染色水柱液面高度的變化來判斷產生熱量的多少。變化來判斷產生熱量的多少。 實驗裝置實驗裝置（2）如何比較電流通過導體產生熱量）如何比較電流通過導體產生熱量的多少？的多少？ 實驗一實驗一 研究電熱與電阻的關系研究電熱與電阻的關系應控制不變的物理量：應控制不變的物理量：應變化的物理量：應變化的物理量：怎樣才能使不同的電阻怎樣才能使不同的電阻有相等有相等的電流和通電時間的電流和通電時間？將不同的電阻將不同的電阻設計實驗：設計實驗：電流電

6、流和和通電時間通電時間相同相同電阻電阻R1 = 5 R2 = 10 A串聯串聯實驗表明：實驗表明：在電流相同、通電時間相同的情況下，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。電阻越大，這個電阻產生的熱量越多。 實驗二實驗二 研研究電熱與電流的關系究電熱與電流的關系應控制不變的物理量：應控制不變的物理量：應變化的物理量：應變化的物理量：設計實驗設計實驗實驗表明：實驗表明：I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一在電阻相同、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。個電阻的電流越大，這個

7、電阻產生的熱量越多。電阻電阻和和通電時間通電時間相同相同電流電流怎樣才能使相同的電阻通過的怎樣才能使相同的電阻通過的電流電流不相等不相等呢呢？ 在電阻和電流相同的情況下，在電阻和電流相同的情況下，通電時間通電時間越長，這個電越長，這個電阻產生的熱量越多。阻產生的熱量越多。電熱與通電時間的關系：電熱與通電時間的關系：剛才觀察：在電阻和電流不變的情況下，剛才觀察：在電阻和電流不變的情況下， 通電時間加長，通電時間加長，U形管中液體的形管中液體的液面液面是如何變化的？你能得出什么結論？是如何變化的？你能得出什么結論？ 請同學們對以上實驗進行總結：請同學們對以上實驗進行總結：電流通過導體產生熱量多少與

8、電流、電阻和通電時間的電流通過導體產生熱量多少與電流、電阻和通電時間的關系。關系。 焦耳定律焦耳定律（自主學習）（自主學習）Q = I R t 熱量熱量 電流電流 電阻電阻 時間時間J A S公式：公式：意義意義：單位：單位： 電流通過導體產生的熱量跟電流通過導體產生的熱量跟電流電流的二次方的二次方成正比，跟導體的成正比，跟導體的電阻電阻成正成正比，跟比，跟通電時間通電時間成正比。成正比。 焦耳焦耳 (18181889)二、焦耳定律二、焦耳定律內容：內容：強調強調:電熱跟電熱跟電流電流的的二次方二次方成正比。成正比。 焦耳致力于熱功當量的精確測定達焦耳致力于熱功當量的精確測定達4040年之久年

9、之久. .他用實驗證明他用實驗證明“功功”和和“熱量熱量”之間有確定的關之間有確定的關系，為熱力學第一定律的建立確定了牢固的實驗系，為熱力學第一定律的建立確定了牢固的實驗基礎基礎. . 焦耳是英國物理學家焦耳是英國物理學家. .他一生他一生的大部分時間是在實驗室里度過的的大部分時間是在實驗室里度過的.1840.1840年，焦耳通過大量的實驗終年，焦耳通過大量的實驗終于確定了電流產生的熱量跟電流的于確定了電流產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比，這個規律就，跟通電時間成正比，這個規律就是焦耳定律。是焦耳定律。 我們學習了焦耳定律，怎樣回

10、答前面的問題？我們學習了焦耳定律，怎樣回答前面的問題？導線和電爐絲串聯，通過的電導線和電爐絲串聯，通過的電流相同，為什么電爐絲熱得發流相同，為什么電爐絲熱得發紅，而導線卻幾乎不發熱呢？紅，而導線卻幾乎不發熱呢？ 答：電爐通過導線接到電路中，導線答：電爐通過導線接到電路中，導線中的電流跟電爐絲中的電流相等，中的電流跟電爐絲中的電流相等，但但電爐絲的電阻電爐絲的電阻比比連接電爐絲的導連接電爐絲的導線電阻大得多線電阻大得多，根據焦耳定律，根據焦耳定律Q Q= =I I2 2RtRt可可知知，電流相等時，電阻大的電流相等時，電阻大的，相，相同時間里產生的熱量同時間里產生的熱量較多較多，所以電，所以電爐

11、絲很熱，而導線卻幾乎不熱。爐絲很熱，而導線卻幾乎不熱。焦耳定律的理論推導焦耳定律的理論推導電流通過導體時電能全部轉化為內能，消耗的電電流通過導體時電能全部轉化為內能，消耗的電能全部用來產生熱量（純電阻導體）能全部用來產生熱量（純電阻導體）電流對純電阻導體時所做電電流對純電阻導體時所做電功全部轉化為電熱功全部轉化為電熱Q=W=UItQ=W=UIt對于純電阻導體對于純電阻導體U=IRU=IRQ=W=UIt=IRIt=IQ=W=UIt=IRIt=I2 2RtRt焦耳定律： Q=W=Pt=UIt= (只適用于純電阻電路)焦耳定律的公式擴展焦耳定律的公式擴展Q=I2Rt與與W=IUt的區別的區別W=IUt 公式求得的是公式求得的是總消耗的電能；總消耗的電能； Q=I2Rt 公式求得的是在總電能中公式求得的是在總電能中部分轉發為熱能的能量部分轉發為熱能的能量W Q電熱與電功的關系：電熱與電功的關系：請比較電爐與電風扇的的工作特點請比較電爐與電風扇的的工作特點純電阻電路：純電阻電路：非純電阻電路：非純電阻電路： 在消耗的電能全部用來產生熱量的情況下，焦耳在消耗的電能全部用來產生熱量的情況下，焦耳定律的推導定律的推導 : :像像電爐電爐這種這種只把電能只把電能轉化為轉化為內能（熱能）內能（熱能）的的用電器。用電器。 Q Q = =W W像電風扇（像電風扇（電動機電動機）這種把）這種把電能電能主要