第四節焦耳定律生活中的物理用手摸一下電視機后蓋誰知道他爸爸是根據什么道理判定的嗎？

上周六，小剛同學的爸爸出門前囑咐他好好寫作業，不要看電視。當爸爸回來時看到他在認真寫作業，電視機也沒打開，很高興。可是，來發現小剛說了謊。生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現象產生。電熱器水用管狀電熱器熱水器飲水機電熨斗電烤箱電烙鐵電爐一、電流的熱效應電流通過導體時電能轉化為熱，這個現象叫做電流的熱效應。思考一下前面的這些用電器都有什么特點？電流還有磁效應和化學效應

通電后，這些用電器會發熱，為什么？點亮的燈泡過一會兒會燙手，說明什么？導線和電熨斗串聯，為什么電熨斗很熱而導線并不很熱？說明什么？一、電流的熱效應：電流通過導體時，電能要轉化為內能，這個現象叫電流的熱效應。電流的熱效應與哪些因素有關？實驗方法:現象三：電爐絲通電能產生熱。猜想一：電阻絲產生的熱量同通電時間有關。猜想二：導體通電時產生的熱量多少與導體的電阻大小有關。現象一：電阻絲通電的時間越長產生的熱量越多。事實二：電阻絲的材料是鎳鉻合金絲，導線材料是銅。猜想三：電阻絲產生的熱量同電流有關控制變量法我的猜想猜想：與電阻、電流、時間

有關比較兩個U形管中液面高度的變化電流相同（串聯），時間相同，電阻不同條件：現象：右邊高度差是左邊的兩倍結論：在通電電流和通電時間相同的條件下，電流產生的熱量與電阻成正比。探究電流產生的熱量與電阻的關系R1=5ΩR2=10ΩA轉換法比較兩個U形管中液面高度的變化電阻相同，時間相同電流不同（2倍）條件：現象：左邊高度差是右邊的4倍結論：在電阻和通電時間相同的時，電流產生的熱量與電流的平方成正比。探究電流產生的熱量與電流的關系10Ω10Ω10ΩI=2I1IAR=10ΩR10ΩR=10ΩI1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。焦耳Q=I

2Rt熱量電流電阻時間JAΩS公式：意義：單位：二、焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。1.探究電流的熱效應跟電阻的關系時，為什么要控制電流和通電時間相同，這是什么實驗方法？提示：因為電流、通電時間和電阻都影響電流熱效應的大小，為了找出電流熱效應跟電阻的關系，應保持電流和通電時間相同，只改變電阻.這是利用控制變量法.2.研究電流通過導體放出的熱量與電阻的關系時，怎么保證通過兩段電阻絲的電流和通電時間相同？提示：通過把甲、乙電阻絲串聯在電路中來實現.3.如何比較電流通過導體放出的熱量的多少？這是什么實驗方法？提示：采用轉換法.產生熱量的多少通過燒瓶中煤油的溫度變化(溫度計的示數變化)來比較.4.能否選用兩段阻值相差不大的電阻絲？提示：不能.產生熱量相差不大，效果不明顯.純電阻電路和非純電阻電路純電阻電路：電流通過導體時，電能全部轉化為內能而沒有同時轉化成其他形式的能量,那么電流產生的熱量Q就等于消耗的電能W，即

Q=W=UIt再根據U=IR代入得Q=I2Rt如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。非純電阻電路：電流通過導體時，電能除了轉化為內能，還轉化為其他形式的能，例當電扇工作時，消耗的電能主要轉化為電機的機械能：此時

W=Q+W機電能→內能+機械能

W＞Q熱純電阻電路:

電能→內能

QI2Rt

WUIt=I=U/RM非純電阻電路:電能→內能+其它形式的能WW

-QQUIt

I2RtI＜U/R說明：歐姆定律不適用于非純電阻電路！＞指某段電路在某段時間內消耗的全部電能!

指轉化為內能的那部分電能!純電阻電路:

非純電阻電路:電能→內能電能→內能+其它形式的能

QI2Rt

WUIt=I=U/R電功=電熱：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R電功率=熱功率：P=P熱

=UI=I2R=U2/RMWW

-QQUIt＞I2RtI＜U/R電功：W=UIt電熱：Q=I2Rt電功率：P=UI熱功率：P熱=I2R例1.一根60?的電阻絲接在36V的電源上,在5min內共產生多少熱量？解：通過電阻絲的電流為：電流產生的熱量為：Q=I2Rt=(0.6A)2×60?×5×60s=6480J還有其他方法嗎？U2Q=W=__Rt=焦耳定律的理論推導

電流通過導體時，如果消耗電能全部轉化為熱（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

(只發熱）

適用于純電阻電路（只發熱）不適用于電動機（還發風）=Pt=UIt=IR×It=I2Rt例2.家用電風扇正常工作時電流為0.3A,電阻等效為200?，求在5min內共產生多少熱量？消耗的電能？轉化的機械能是多少？效率呢？解：消耗的電能（總的）為：電流產生的熱量為：

Q=I2Rt=(0.3A)2×200?×300s=5400JW=UIt=220V×0.3A×300s=19800J機械能(有用）：19800J-5400J=14400J效率=有用/總的：=14400J/19800J=72.7%二、電熱的計算1.消耗的電能全部轉化為熱能的用電器(純電阻電路)，消耗的電能等于放出的熱量，即I2Rt=Q=W=Pt=UIt在實際問題中主要涉及電爐、電飯鍋、電烤箱等電熱器.2.比較導體放出熱量多少.(1)在電流相同時，根據Q=W=I2Rt，電阻越大，相同時間內放出的熱量越多；(2)在電壓相同時，根據電阻越小，相同時間內放出的熱量越多.(1)在并聯電路中，電阻兩端的電壓相同，電熱功率:(2)在串聯電路中，通過電阻中的電流相等，電熱功率考考你電爐絲和導線通過的電流相同。為什么電爐絲熱的發紅，而導線卻幾乎不發熱？原因：導線與電熱絲串聯，電流、時間都相同，導線電阻遠小于電爐絲電阻，依Q=I2Rt所以導線產生的熱量少。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?想想議議答：前者說電阻越小，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；而后者說，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應用公式時應該特別注意條件。1．電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞用來加熱電熱器的優點: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。電熱的利用和防止電熱器:主要部分——發熱體工作原理：電流熱效應

飲水機電熨斗電烤箱熱水器電烙鐵電爐很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。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等等。2．電熱的危害2、防止電熱的危害將用電器燒壞使絕緣材料老化散熱孔防止措施：散熱片設法散熱如：風扇

計算機、電視機等用電器也都是考慮散熱，它們的機殼上都有散熱孔.電熱的防止1.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。電能熱能2.“在研究電流產生的熱量跟電流的關系”的實驗中，應保持_____、_____一定，用__________改變電阻絲的電流。熱效應電阻時間滑動變阻器鞏固練習3.一根100Ω的電阻絲通過的電流是2A，它的電功率是____W，通電1min時產生的熱量是_______J。400240004、一個電熱器，當通過它的電流是2A時，每min產生2.64×104J熱量．求該電熱器的電功率和它工作時的電阻值．5.兩個電熱器的電阻之比為4︰3，通過相同的電流，在相等的時間里產生的熱量之比為_____；若兩個電熱器的電阻相同，通過的電流強度為1︰3，在相等的時間里產生的熱量之比為______。4︰31︰96．當0.2安的電流通過一金屬線時產生的熱量為Q1，若使通過的電流增加到0.4安時，在相同的時間內產生的熱量為Q2，那么Q2是