第十五章

電能與電功率15.4探究焦耳定律歐姆定律類比探究(1)燈泡發光一段時間后，用手觸摸燈泡有什么感覺？(2)電風扇使用一段時間后，用手觸摸電動機部分有什么感覺？問題思考：為什么…..都發熱。電流通過導體，使導體發熱的現象，叫做電流的熱效應。實驗探究一通電導體放出的熱量跟哪些因素有關要解釋上述現象，我們必須研究電流產生的熱量與哪些因素有關。家庭電路中使用功率過大的用電器可能引起火災。燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發熱，可是實際上燈泡熱得發燙，電線的發熱卻覺察不出來。著火了！（1）可能與電阻有關探究電流的熱效應與哪些因素有關（2）可能與電流有關（3）可能與通電時間有關有電流流過導體時，導體才會發熱電烤爐工作時，烤爐溫度高，導線幾乎不發熱生活中手機充電時，充電越久溫度越高。猜想與假設（1）實驗方法：控制變量法（2）實驗新增器材與其作用：轉換法電熱——氣體（或液體）受熱膨脹，觀察產生熱量的多少設計實驗(3)怎么反應（3）實驗電路圖：R2=10ΩR1=5ΩAI=2I1IAR=10ΩR=10ΩR=10ΩI1探究電熱與電阻關系R2=10ΩR1=5ΩA電阻絲用油還是用水？為什么？油，比熱容較小。——控制電流、通電時間相同（1）在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多。

（I與t相同，R越大，Q越多）研究電熱與電流關系I=2I1IAR=10ΩR=10ΩR=10ΩI1電阻絲R——控制電阻、通電時間相同（2）在通電時間、電阻相同的情況下，電流越大，產生的熱量越多。

（

t與R相同，I越大，Q越多）研究電熱與通電時間關系（3）在電阻、電流相同的情況下，通電時間越長，產生的熱量越多。

（

R與I相同，t越大，Q越多）實驗方法：控制變量法、轉換法煤油空氣質量相同溫度差液柱高度差導體放出熱量的多少R-Q關系I-Q關系實驗總結焦耳定律

Q=I2Rt熱量

電流

電阻

時間JAΩs公式：意義：單位：1.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。重點定律--焦耳定律焦耳我焦耳發現的！=U2Rt純電阻電路:電能

→內能

QI2Rt

WUIt=M非純電阻電路:電能

→內能+其他形式的能WE其他

+QUIt

I2Rt=Q＞你能用理論推導出這個公式嗎？try（1）當電流通過導體時，如果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=I2Rt（2）當電扇工作時，消耗的電能主要轉化為電機的機械能：

W＞Q熱3.電能和電熱關系電能

內能+機械能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，電阻越小，單位時間內產生的熱量越少。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，二者并不矛盾。所以我們在應用公式時應該特別注意條件。想一想，議一議：1．電熱的利用電熱器的優點:

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。電流熱效應的應用與控制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．電熱的危害多檔位電熱器（2檔位串聯型）某中學為解決同學們的飲水問題，新購置了一批臺式飲水機，其銘牌如下表所示，圖是飲水機的電路圖，S是用感溫材料制造的溫控開關。（1）求電阻R1和R2的阻值。（3）正常工作時該飲水機將熱水罐中0.6kg，18℃的水加熱到93℃，用時6min，計算該飲水機加熱狀態時的效率。額定電壓220V保溫功率100W加熱功率500W220V多檔位電熱器（2檔位并聯型）下面的圖表是從某臺電熱飲水機的說明書上收集到的信息。經分析得知，電熱飲水機有加熱和保溫兩種工作狀態，求：（1）電熱飲水機在保溫狀態下正常工作時的電流。（計算結果保留兩位小數）（2）電熱飲水機保溫2h產生的熱量？（3）電阻R1、R2的阻值。220V熱水箱容量2L額定電壓220V加熱功率400W保溫功率40W電流熱效應的應用與控制2.公式：

Q=I2Rt

電流的熱效應2.實驗：電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關?1.現象：電流通過導體時電能轉化成內能1.內容：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。焦耳定律2.防止：散熱風扇等1.應用：電熨斗、電飯鍋等課堂小結15.4探究焦耳定律總結視頻1.下列用電器工作時，將電能全部轉化為內能的是（）A．電風扇B．電水壺C．電視機D．電動車B2.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B當堂檢測3.如圖所示是電熱吹風機的內部電路原理圖，電熱吹風機由一個電動機和一個電熱絲并聯組成。電動機中有電流通過時會有風吹出，電熱絲中有電流通過時會有熱量產生。當開關S1、S2都閉合，二者都正常工作，下列說法正確的是（）A．電動機和電熱絲在相同時間內產生的熱量相同B．電動機和電熱絲在相同時間內消耗的電能相同C．電動機和電熱絲消耗的電功率相同D．電動機消耗的電能大部分轉化為機械能，少部分轉化為內能D4.關于電流通過導體時產生的熱量，以下說法正確的是（）A．根據Q＝I2Rt可知，電阻越大，相同時間內產生的熱量越多B．根據Q＝t可知，電阻越大，相同時間內產生的熱量越少C．根據Q＝UIt可知，相同時間內，電流產生的熱量與電阻無關D．根據Q＝I2Rt可知，在電流一定時，電阻越大，相同時間內產生的熱量越多U2RD5.某電動機上標有“220V,2A”它的線圈電阻為5?，當它正常工作一分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產生的熱量為多少？如沒有其他能量的損失，則得到多少的機械能？解：消耗的電能為:W總=UIt=220V×2A×60s=26400J線圈中產生的熱量為：Q=I2Rt=(2A)2×5?×60s=1200J得到的機械能為：W機=W總－Q=26400J－1200J=25200J6、如圖為小明家使用的一款電火鍋工作電路原理圖．它有高、中、低三個加熱擋位，旋鈕開關可以分別置于“0和1”、“1和2”、“2和3”或“3和4”接線柱．正常工作時，，R1為242Ω，R2為60.5Ω。【忽略溫度對電阻的影響，電能表的銘牌上標有3000r/(kW·h)】(1)請指出開關置于什么接線柱時，火鍋處于低溫擋？(2)R3的阻值是多少歐姆？電火鍋處于低溫擋正常工作時，在1分鐘內產生的熱量是多少焦耳？(3)小明關閉家中的其他用電器，只讓電火鍋獨立工作，用高溫擋加熱湯液2分鐘，電能表的表盤轉了81轉，請通過計算判斷此時電火鍋是否正常工作？7、為了探究影響電熱的因素，實驗室準備了兩個裝滿煤油的燒瓶，兩個帶有橡皮塞的粗細均勻的相同玻璃管，兩根不同阻值的電阻絲，以及滑動變阻器、開關、導線、電源等。兩個實驗小組根據提供的實驗器材，分別設計了如圖甲、乙所示的兩個方案。(1)這兩個方案是通過觀察什么知道電熱的多少?

(2)甲方案探究的問題是什么？___________________________________________.(3)乙方案探究的問題是什么？___________________________________________.觀察溫度計示數的變化電流和通電時間一定時，導體發熱與電阻的關系電壓和通電時間一定時，導體發熱與電阻的關系8、在研究電流產生的熱量與哪些因素有關的實驗中：(1)如圖所示，兩個密閉的透明容器中裝有相等質量的空氣，兩個容器中的電阻絲R1、R2(R1<R2)串聯接到電源兩端．電阻絲R1和R2串聯的目的是保證______相同，用___________________反映電阻絲發出熱量的多少；(2)通電10s，觀察到兩側U形管中液面高度的變化不同，這說明電流產生的熱量與________有關；(3)在研究電流產生的熱量與電流的關系時，將一