第十五章電能與電功率探究焦耳定律周六，小明的爸爸出門前囑咐他好好寫作業，不要看電視。爸爸回來時看到他在認真寫作業，電視機也沒打開，很高興。可小明的妹妹跑過來偷偷告訴爸爸：哥哥剛把電視關了。請你當下小偵探，幫助這位爸爸判斷一下小明到底有沒有看過電視？你的依據是什么？電熨斗電水壺電暖風生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現象產生。熱水器電爐飲水機生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現象產生。它們都有什么共同特性？你還知道哪些類似的用電器？電流通過導體，導體會發熱的現象，叫做電流的熱效應。通過電爐絲和導線的電流相同，為什么電爐絲熱得發紅，而導線卻幾乎不發熱？電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關？提出問題猜想假設：實驗原理電流的大小、導體電阻的大小、通電時間控制變量法當電流通過電阻絲時，電流產生的熱量就使周圍

的空氣溫度升高、體積膨脹。利用這個特點，采

用

U

形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的

變化來間接反映電流產生的熱量。實驗方法：——轉換法實驗過程：現象：結論：1、研究電熱與電阻的關系R1=5ΩR2=10ΩA電路圖內部電阻較大的容器的U形管中液柱上升較高。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。實驗過程：現象：結論：2、研究電熱與電流的關系電路圖通過內部電阻的電流較大的，U形管中液柱上升較高。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。I=2I1AR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1實驗過程：現象：結論：3、研究電熱與通電時間的關系給同一個電阻通電的時間越長，液柱上升越高。在電流、電阻相同的情況下，通電的時間越長，這個電阻產生的熱量越多。觀察一個設備（電阻、電流不變）U形管中液柱隨通電時間的變化情況在電流相同、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；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；在電流、電阻相同的情況下，通電的時間越長，

這個電阻產生的熱量越多。電熱和電阻、電流、通電時間的定性關系：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（定量關系）。Q=I

2R

t

焦耳定律公式：意義：單位：電流流過導體時產生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。熱量電流電阻時間JAΩs練習：一根

60

?

的電阻絲接在

36

V

的電源上，在

5

min

內共產生多少熱量？解：通過電阻絲的電流電流產生的熱量Q＝I2Rt＝(0.6

A)2×60

?×5×60

s＝6

480

J還有其他方法嗎？焦耳定律的理論推導電流通過導體時，如果消耗的電能全部轉化為熱（即只發熱），而沒有轉化為其他形式的能量，那么，電流產生的熱量

Q

就等于消耗的電能

W。Q＝W＝UIt＝IR×It＝I2Rt純電阻電路，

歐姆定律成立當電路中消耗的電能除內能外，還轉化為其他能時：W＝UIt＞Q＝I2Rt注意：（非純電阻電路，歐姆定律不成立）電能→內能＋機械能示例：電動機學以致用：通過電爐絲和導線的電流相同，為什么電爐絲熱得發紅，而導線卻幾乎不發熱？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，但電爐絲的電阻比連接電爐絲的導線電阻大得多，根據焦耳定律

Q

=

I2Rt

知，電流相等，電阻大的，相同時間里放出的熱較多，所以電爐絲很熱，而導線卻不熱。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？——前提條件是電流相同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。——前提條件是電壓相同按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多。我們在應用公式時應該特別注意條件。電熱的應用電熱器的優點：清潔衛生，沒有環境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調節溫度。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……電熱的控制很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。課堂小結電流的熱效應：電流通過導體，導體會發熱的現象電熱的應用與控制導體放出熱量的影響因素：通電導體產生的熱量跟導體的電阻、導體的電流以及通電時間有關焦耳定律：Q=I2Rt1．電流的熱效應是電流通過導體時_____轉化成_____的現象。電熱器是利用電流的_______制成的加熱設備。電能內能熱效應2．電阻R1、R2串聯在電路中，R1=4Ω，R2=6Ω，則P1∶P2=_______，Q1∶Q2=_______。2∶32∶3甲乙3．有甲、乙兩只電爐，分別標注“220V，500W”和“220V，1000W”，把它們串聯在電壓為220V的電路中，發熱量較大的是____；將它們并聯在220V的電路中，發熱量較大的是____。4．在驗證焦耳定律的實驗中，為了比較電流通過兩根不同的電阻絲產生的熱量跟電阻的關系，實驗時應同時保持相同的物理量是（）A．通過它們的電流和加在兩端的電壓B．通過它們的電流和它們的電阻C．通過它們的電流和通電時間D．通過它們的電流、加在它們兩端的電壓及通電時間CB5．現有甲乙兩個電爐子，已知電爐電阻R1＞R2，分別接入電源電壓220V的電路中，相同時間內，它們發熱情況是（）A．甲放熱多B．乙放熱多C．同樣多D．無法判斷A

6．將一臺“220V，100W”的電風扇，一個“220V，100W”的充電器，一把“220