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1、第十八章第十八章 焦耳定律焦耳定律新课引入 灯泡发光一段时间后，灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么用手触摸灯泡，有什么感觉？用手触摸电线却感觉？用手触摸电线却感觉不到热，这是为什感觉不到热，这是为什么？么？ 你知道吗？你知道吗？ 电流的热效应： 电流通过导体时电流通过导体时电能电能转化成转化成热的现象热的现象现象现象:电炉丝和导线通过的电炉丝和导线通过的电流相同电流相同。电炉丝电炉丝热的热的发红发红，而导线却几乎，而导线却几乎不发热不发热.电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？问题问题:提出问提出问题题：电流产生的热量跟哪些因素有关呢？电流产
2、生的热量跟哪些因素有关呢？猜想：通电时间通电时间t t电流电流I I的大小的大小导体电阻导体电阻R R的大小的大小实验方法：实验方法：实验目的实验目的: : 研究电流通过导体产生的热量跟研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关哪些因素有关 实验原理实验原理: : 当电流通过电阻丝时，电流产生的热当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升逐渐上升. .电流产生的热量越多，液电流产生的热量越多，液面就会上升得越高面就会上升得越高. .我们可以通过管我们可以通过管中液面上升的
3、高度比较电流产生的热中液面上升的高度比较电流产生的热量量. . 实验探究实验探究控制变量法控制变量法 转换法转换法实验探究实验探究现象现象：电阻较大的这边的空气柱上升较高电阻较大的这边的空气柱上升较高说明：说明：电流相同，通电时间相同时，电阻越大，电流电流相同，通电时间相同时，电阻越大，电流所产生的热量越多所产生的热量越多现象现象：电流较大的这边的空气柱上升较高。：电流较大的这边的空气柱上升较高。说明说明：电阻相同，时间相同时，电流越大，电流：电阻相同，时间相同时，电流越大，电流所产生的热量越多。所产生的热量越多。焦耳定律焦耳定律Q = I I R tR t 热量热量 电流电流 电阻电阻 时间
4、时间J A S公式：公式：意义：意义：单位：单位：焦耳定律焦耳定律：电流通过导体产生的：电流通过导体产生的热量跟热量跟电流的二次方成正比电流的二次方成正比，跟，跟导体的导体的电阻成正比电阻成正比，跟，跟通电时间通电时间成正比成正比。 焦耳焦耳 (18181889) 焦耳在焦耳在18181818年年1212月月2424日生于英国曼彻日生于英国曼彻 斯特，他的父亲是一个酿酒厂主斯特，他的父亲是一个酿酒厂主. .焦耳自幼焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教育。青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识育。青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识了著名的化学家道尔顿了
5、著名的化学家道尔顿. .道尔顿给予了焦耳道尔顿给予了焦耳热情的教导热情的教导. .焦耳向他虚心的学习了数学、焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础定了理论基础.1840.1840年，焦耳把环形线圈放年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温时的水温. .通过这一实验，他发现：导体在一定时间内放出通过这一实验，他发现：导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比. .四年之四年之后，俄国物理学家楞
6、次公布了他的大量实验结果，从而进一后，俄国物理学家楞次公布了他的大量实验结果，从而进一步验证了焦耳关于电流热效应之结论的正确性步验证了焦耳关于电流热效应之结论的正确性. .因此，该定因此，该定律称为焦耳律称为焦耳楞次定律楞次定律. .焦耳活到了七十一岁焦耳活到了七十一岁.1889.1889年年1010月月1111日，焦耳在索福特逝世日，焦耳在索福特逝世. .后人为了纪念焦耳，把功和能的单后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳位定为焦耳. . 课堂练习课堂练习1、一根、一根60的电阻丝接在的电阻丝接在36V的电源上的电源上, 在在5min内共产生多少热量？内共产生多少热量？2、一个电炉子标有“
7、220V 2200W”的字样，问此电炉正常工作30分钟消耗多少电能？又产生多少热量？1.一根一根60的电阻丝接在的电阻丝接在36V的电源上的电源上, 在在5min内共产生多少热量？内共产生多少热量？已知已知:R=60 U=36V t=5min=300s通过电阻丝的电流为：通过电阻丝的电流为：UI I=_R=36V60=0.6A电流产生的热量为：电流产生的热量为： Q=I I2Rt=(0.6A)260300s=6480J求求:Q解解:答答:5min共产生共产生6480J的热量的热量焦耳定律的理论推导焦耳定律的理论推导 电流通过导体时，如果电流通过导体时，如果消耗电能消耗电能全部全部转化为转化为热
8、热，而没有，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就就等于等于消耗的电能消耗的电能W。即即: Q Q = W = Pt = UIt = IR= W = Pt = UIt = IRIt It = I= I2 2RtRt考考你：考考你：电炉丝和导线通过的电炉丝和导线通过的电流相同电流相同。为什么电炉丝热的为什么电炉丝热的发红发红，而导线却几乎，而导线却几乎不发热不发热？原因原因：因为铜导线和电炉丝是串联，流过铜导线中的：因为铜导线和电炉丝是串联，流过铜导线中的电流和电炉丝中的电流相等，而铜导线的电阻远小于电流和电炉丝中的电流相等，而铜导
9、线的电阻远小于电炉丝电阻，根据电炉丝电阻，根据,在通电时间相同时在通电时间相同时,电电流通过电炉丝产生的热量比通过铜导线产生的热量多流通过电炉丝产生的热量比通过铜导线产生的热量多得多得多,因而电炉丝热得发红因而电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热。而导线却几乎不发热。用手一摸电视机后盖用手一摸电视机后盖回顾上周回顾上周要要闻闻 上周六，我们班刘炜琨同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作上周六，我们班刘炜琨同学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。没打开，很高兴。 可是可是 后就发现，刘后就发现
10、，刘炜琨刚看过电视。炜琨刚看过电视。 电热的电热的利用和防止利用和防止电热器电热器水用管状电热器水用管状电热器热水器热水器饮水机饮水机电熨斗电熨斗电烤箱电烤箱电热的利用电热的利用电热的防止电热的防止你收获了吗？你收获了吗？ 四、电与热 电流的热效应电流的热效应：电流通过导体时电能转化成热的电流通过导体时电能转化成热的 现象现象 焦耳定律焦耳定律：1、内容、内容 2、公式：、公式：Q=I2Rt 电热的利用：电热的利用：电热器、电饭锅、电熨斗、电热毯电热器、电饭锅、电熨斗、电热毯 电热的危害电热的危害：导体烧坏；绝缘老化。导体烧坏；绝缘老化。 电热的防止：电热的防止：减少热量的产生；设法散热。减少
11、热量的产生；设法散热。1.电流的热效应是电流通过导体时电流的热效应是电流通过导体时_转化成转化成_的现象。的现象。 电热器是利用电流的电热器是利用电流的_制成的加热设备。制成的加热设备。电能电能热热2.“ 在研究电流产生的热量跟电流的关系在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持的实验中，应保持 _、_一定，用一定，用_改变电阻丝的电流。改变电阻丝的电流。3.一根一根100的电阻丝通过的电流是的电阻丝通过的电流是2A，它的电功率是，它的电功率是_W 通电通电1min时产生的热量是时产生的热量是_J。4.电阻电阻R1、R2串联在电路中，串联在电路中，R1=4 ，R2=6 ，则，则P1:P
12、2=_。 Q1:Q2=_。热效应热效应电阻电阻时间时间滑动变阻器滑动变阻器400240002:32:31、有一个电阻值可任意选取电源，有若干根电阻、有一个电阻值可任意选取电源，有若干根电阻相同的电阻丝，现将相同的电阻丝，现将1根电阻丝接在电压为根电阻丝接在电压为U的电的电源上，源上，1min内电阻丝产生的热量为内电阻丝产生的热量为Q现想要使电现想要使电阻丝产生的热量为阻丝产生的热量为3Q，可采取什么方法？（至少，可采取什么方法？（至少写出二种）写出二种）、我们知道，额定电压相同的灯泡，额定功率越、我们知道，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，单位时间内产生的热量越多。可大，电阻越小，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。二者似乎矛盾，这是怎么回事？热量越多。二者似乎矛盾，这是怎么回事？