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1、焦耳定律焦耳定律第十八章电功率第十八章电功率 1 1、知道电流的热效应、知道电流的热效应.2 2、知道焦耳定律，会用焦耳定律进行计算、知道焦耳定律，会用焦耳定律进行计算.3 3、能用焦耳定律解释简单的现象、能用焦耳定律解释简单的现象.(1)(1)灯灯泡泡发发光光一一段段时时间间后后，用用手手触触摸摸灯灯泡泡有有什什么感觉？为什么？么感觉？为什么？(2)(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？部分有什么感觉？为什么？发烫发烫.是电流的热效应是电流的热效应.问题问题电流的热效应电流的热效应生活中生活中.许多用电器接通电源后许多用电器接通
2、电源后.都伴有热现象产生都伴有热现象产生.电流通过导体时电能转化为内能，这种现象电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应叫做电流的热效应.灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？烫手烫手不烫手着火着火了！了！whywhy？家庭电路中使用功率过大的用电器家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾，这又是为什么？可能引起火灾，这又是为什么？烫烫手手不烫手不烫手家庭电路中使家庭
3、电路中使用功率过大的用功率过大的用电器可能引用电器可能引起火灾。起火灾。灯泡接入电路中时，灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不电线的发热却觉察不出来。出来。要解释上述两个现象，我们必须研究要解释上述两个现象，我们必须研究电流产生的热量与哪些因素有关电流产生的热量与哪些因素有关.点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？猜
4、想与假设猜想与假设 1.1.可能与可能与电阻电阻有关。电阻越大，电流热效应越大有关。电阻越大，电流热效应越大电流的热效应与那些因素有关？电流的热效应与那些因素有关？2.2.可能与可能与电流电流有关。电流越大，电流热效应越大有关。电流越大，电流热效应越大3.3.可能与可能与通通电时间电时间有关。通电时间越长，电流热有关。通电时间越长，电流热效应越大效应越大讨论讨论1.1.当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用 什什么方法去研究？么方法去研究？设计实验设计实验 控制变量法控制变量法讨论讨论2.2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？用什么方法和器材去观察
5、那些不可见的物理量？转换法转换法电热电热气体（或液体）受热膨胀气体（或液体）受热膨胀.观察产生热量的多少观察产生热量的多少实验过程与实验现象：实验过程与实验现象：（1 1）在电流和时间相同的情况下，研）在电流和时间相同的情况下，研究热量和电阻的关系；究热量和电阻的关系；（2 2）在电阻和时间相同的情况下，研）在电阻和时间相同的情况下，研究热量和电流的关系；究热量和电流的关系；（3 3）在电流和电阻相同的情况下，研）在电流和电阻相同的情况下，研究热量和时间的关系；究热量和时间的关系；实验实验1 1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系R1=5 R2=10 A在电流相同、通电时间相同的情况下，电
6、阻在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多越大，这个电阻产生的热量越多.电阻丝电阻丝在电流、通电时间相同时，阻值在电流、通电时间相同时，阻值 大大 的电阻产生的热量多的电阻产生的热量多.实验实验1 1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系实验实验2 2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5 R=5 R=5 I1在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大一个电阻的电流越大.这个电阻产生的热量越多这个电阻产生的热量越多.电阻丝电阻丝在电阻、通电时间相同时，电流在电阻、通电时间相同时，电流 大大 的
7、电阻产生的热量多的电阻产生的热量多.实验实验2 2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系电阻丝电阻丝在电流、电阻相同时，通电时间在电流、电阻相同时，通电时间 长长 的产生的热量多的产生的热量多.实验实验3 3：研究电热与通电时间关系：研究电热与通电时间关系1 1、在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产、在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多生的热量越多.（I I与与t t相同，相同，R R越大，越大，Q Q越多）越多）2 2、在通电时间、电阻相同的情况下，电流、在通电时间、电阻相同的情况下，电流 越大，产生的热量越多越大，产生的热量越多.（R R与与t t相同，相同，I
8、I越大，越大，Q Q越多）越多）3 3、在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产、在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多生的热量越多.（R R与与I I相同，相同，t t越大，越大，Q Q越多）越多）英国物理学家焦耳做了大量的实验，于英国物理学家焦耳做了大量的实验，于18401840年最先年最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律间的关系，即焦耳定律.实验结论：实验结论：焦耳定律焦耳定律Q=IQ=I Rt Rt 热量热量 电流电流 电阻电阻 时间时间J A J A S S公式：公式：意义：意义：单位：单位
9、：焦耳定律：焦耳定律：电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量跟跟电流的二次方成正比电流的二次方成正比，跟导体的，跟导体的电电阻成正比阻成正比，跟，跟通电时间成正比通电时间成正比.焦耳焦耳 (18181889)纯电阻电路纯电阻电路:电能电能 内能内能 QI2Rt WUIt=M非纯电阻电路非纯电阻电路:电能电能 内能内能+其它形式的能其它形式的能WE其其+QUIt I2Rt=Q 例例1 1：一根：一根6060 的电阻丝接在的电阻丝接在36v36v的电源上，在的电源上，在5 5分钟内分钟内共产生多少热量？共产生多少热量？分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利用焦分析：先利用欧姆定律计
10、算出通过电阻丝的电流，再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量。耳定律公式计算电流产生的热量。解：解：例题例题例例2 2：某电动机上标有：某电动机上标有“220V,2A220V,2A”它的线圈电阻为它的线圈电阻为5 5，当，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？解：消耗的电能为解：消耗的电能为:W W总总=UIt=220V=UIt=220V2A2A60S=26400J60S=26400J线圈中产生的热量为：线圈中产生的热量为：Q
11、=IQ=I2 2Rt=(2A)Rt=(2A)2 25 5 60S=1200J 60S=1200J 得到的机械能为：得到的机械能为：W W机机=W=W总总Q=26400JQ=26400J1200J=25200J1200J=25200J例题例题想想议议想想议议 从前面学习知道，额定电压相同的灯泡，额定功率越大从前面学习知道，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电阻越小，单位时间内产生的热量越多.可是按照焦耳定律可是按照焦耳定律.电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？这是怎么回事？根据焦耳
12、定律和欧姆定律，电流通过用电器的单位时间根据焦耳定律和欧姆定律，电流通过用电器的单位时间内产生的热量为内产生的热量为 Q/t=IQ/t=I2 2R R 或或 Q/t=UQ/t=U2 2/R/R.其中其中Q/t=IQ/t=I2 2R R表示表示通过用电器的电流相等时，用电器电阻越大，单位时间内产通过用电器的电流相等时，用电器电阻越大，单位时间内产生的热量越多；生的热量越多；Q/t=UQ/t=U2 2/R/R 表示用电器的两端的电压相等时，表示用电器的两端的电压相等时，用电器电阻越小，单位时间内产生的热量越多。因此，两者用电器电阻越小，单位时间内产生的热量越多。因此，两者是不矛盾的。是不矛盾的。前
13、面两个现象的解释前面两个现象的解释1第一个为什么第一个为什么 因为灯泡和电线流过相同的电流，灯泡发光时的电阻比电因为灯泡和电线流过相同的电流，灯泡发光时的电阻比电线的电阻大得多，根据焦尔定律线的电阻大得多，根据焦尔定律 Q=I2Rt 可知，在相同的时间可知，在相同的时间内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因此，灯泡热得发光，电线的发热却察觉不出来。此，灯泡热得发光，电线的发热却察觉不出来。第二个为什么第二个为什么 大功率的用电器用电线连接在照明电路中时，由于照明电大功率的用电器用电线连接在照明电路中时，由于照明电路的电压是一
14、定的，从路的电压是一定的，从 P=UI 可知，在电线的电阻相同的情况可知，在电线的电阻相同的情况下，跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中下，跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多。根据通过的电流大得多。根据 Q=I2Rt 可知，在相同的时间内电流可知，在相同的时间内电流通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因此跟用电器相连的电线显著发热，有可产生的热量大得多。因此跟用电器相连的电线显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。2讨论讨
15、论1、电热的利用：电热水器、电饭锅、电熨斗、电孵化器等等.2、电热的防止：电视机后盖的散热窗、电脑主机里面的小电风扇等等.电热的利用和防止电热的利用和防止1将两根火柴分别放在串联的两根电热丝R1和R2上，若R1=5 R2，通电后问那根火柴先被点燃（）A.R1在上的火柴B.在R2上的火柴C.同时点燃D.无法确定2要使电热器在单位时间内放出的热量减少一半，则应使（）A.通过它的电流减小一半B.它两端的电压减小一半C.它的电阻减小一半D.电压和电阻均减小一半练习小结一一.电流的热效应电流的热效应1.1.定义定义:电流通过导体导体会电流通过导体导体会发热发热的现象的现象.2.2.实质实质:电能转化为内
16、能电能转化为内能.二二.电热器电热器1.1.定义定义:将电能转化为内能的装置将电能转化为内能的装置.2.2.原理原理:电流的热效应电流的热效应.3.3.组成组成:电热器的主要组成部分是发热体电热器的主要组成部分是发热体.三三.焦耳定律焦耳定律(控制变量法控制变量法 转换法转换法)1.1.内容内容:电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量,与电流的平方成正比与电流的平方成正比,与与导体的电阻成正比导体的电阻成正比,与通过时间成正比与通过时间成正比.2.2.公式公式:Q=IQ=I2 2RtRt3.3.单位单位:电流电流-安安(A)(A)电阻电阻-欧欧()时间时间-秒秒(s)(s)热量热量-焦焦
17、(J)(J)焦耳致力于热功当量的精确测定达焦耳致力于热功当量的精确测定达4040年之久年之久.他用实验证明他用实验证明“功功”和和“热量热量”之间有确定的关之间有确定的关系，为热力学第一定律的建立确定了牢固的实验系，为热力学第一定律的建立确定了牢固的实验基础基础.焦耳是英国物理学家焦耳是英国物理学家.他一生他一生的大部分时间是在实验室里度过的的大部分时间是在实验室里度过的.1840.1840年，焦耳通过大量的实验终年，焦耳通过大量的实验终于确定了电流产生的热量跟电流的于确定了电流产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律就是跟通
18、电时间成正比，这个规律就是焦耳定律。焦耳定律。1天行健，君子以自强不息。天行健，君子以自强不息。周易 译：作为君子，应该有坚强的意志，永不止息的奋斗精神，努力加强自我修养，完成并发展自己的学业或事业，能这样做才体现了天的意志，不辜负宇宙给予君子的职责和才能。2勿以恶小而为之，勿以善小而不为。勿以恶小而为之，勿以善小而不为。三国志刘备语 译：对任何一件事，不要因为它是很小的、不显眼的坏事就去做；相反，对于一些微小的。却有益于别人的好事，不要因为它意义不大就不去做它。3见善如不及，见不善如探汤。见善如不及，见不善如探汤。论语 译：见到好的人，生怕来不及向他学习，见到好的事，生怕迟了就做不了。看到了
19、恶人、坏事，就像是接触到热得发烫的水一样，要立刻离开，避得远远的。4躬自厚而薄责于人，则远怨矣。躬自厚而薄责于人，则远怨矣。论语 译：干活抢重的，有过失主动承担主要责任是“躬自厚”，对别人多谅解多宽容，是“薄责于人”，这样的话，就不会互相怨恨。5君子成人之美，不成人之恶。小人反是。君子成人之美，不成人之恶。小人反是。论语 译：君子总是从善良的或有利于他人的愿望出发，全心全意促使别人实现良好的意愿和正当的要求，不会用冷酷的眼光看世界。或是唯恐天下不乱，不会在别人有失败、错误或痛苦时推波助澜。小人却相反，总是“成人之恶，不成人之美”。6见贤思齐焉，见不贤而内自省也。见贤思齐焉，见不贤而内自省也。论
20、语 译：见到有人在某一方面有超过自己的长处和优点，就虚心请教，认真学习，想办法赶上他，和他达到同一水平；见有人存在某种缺点或不足，就要冷静反省，看自己是不是也有他那样的缺点或不足。7己所不欲，勿施于人。己所不欲，勿施于人。论语 译：自己不想要的（痛苦、灾难、祸事），就不要把它强加到别人身上去。8当仁，不让于师。当仁，不让于师。论语 译：遇到应该做的好事，不能犹豫不决，即使老师在一旁，也应该抢着去做。后发展为成语“当仁不让”。9君子欲讷于言而敏于行。君子欲讷于言而敏于行。论语 译：君子不会夸夸其谈，做起事来却敏捷灵巧。10二人同心，其利断金；同心之言，其臭如兰。二人同心，其利断金；同心之言，其臭
21、如兰。周易 译：同心协力的人，他们的力量足以把坚硬的金属弄断；同心同德的人发表一致的意见，说服力强，人们就像嗅到芬芳的兰花香味，容易接受。11君子藏器于身，待时而动。君子藏器于身，待时而动。周易 译：君子就算有卓越的才能超群的技艺，也不会到处炫耀、卖弄。而是在必要的时刻把才能或技艺施展出来。12满招损，谦受益。满招损，谦受益。尚书 译：自满于已获得的成绩，将会招来损失和灾害；谦逊并时时感到了自己的不足，就能因此而得益。13人不知而不愠，不亦君子乎？人不知而不愠，不亦君子乎？论语 译：如果我有了某些成就，别人并不理解，可我决不会感到气愤、委屈。这不也是一种君子风度的表现吗？知缘斋主人 14言必信
22、言必信，行必果。，行必果。论语 译：说了的话，一定要守信用；确定了要干的事，就一定要坚决果敢地干下去。15毋意，毋必，毋固，毋我。毋意，毋必，毋固，毋我。论语 译：讲事实，不凭空猜测；遇事不专断，不任性，可行则行；行事要灵活，不死板；凡事不以“我”为中心，不自以为是，与周围的人群策群力，共同完成任务。16三人行，必有我师焉，择其善者而从之，其不善者而改之。三人行，必有我师焉，择其善者而从之，其不善者而改之。论语 译：三个人在一起，其中必有某人在某方面是值得我学习的，那他就可当我的老师。我选取他的优点来学习，对他的缺点和不足，我会引以为戒，有则改之。17君子求诸己，小人求诸人。君子求诸己，小人求诸人。论语 译：君子总是责备自己，从自身找缺点，找问题。小人常常把目光射向别人，找别人的缺点和不足。18君子坦荡荡，小人长戚戚。君子坦荡荡，小人长戚戚。论语 译：君子心胸开朗，思想上坦率洁净，外貌动作也显得十分舒畅安定。小人心里欲念太多，心理负担很重，就常忧虑、担心，外貌、动作也显得忐忑不安，常是坐不定，站不稳的样子。