第十八章电功率第4节焦耳定律课件

第十八章电功率第4节焦耳定律,观察与思考思考：小明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，电视机也没打开，很高兴。但是很快爸爸就发现了小明在说谎，请问爸爸是怎么样发现的呢？爸爸用手摸一了下电视机后盖，发现电视机发热了。你有类似的经历吗？这个故事对你有什么启示？生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。,一、电流的热效应1.电流的热效应的定义电流通过导体时，电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。你知道有哪些利用电流的热效应工作的用电器？电熨斗电炉电饭煲吹风机取暖器,电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？2.探究电热的影响因素提出问题,猜想与假设电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。与导体电阻大小有关电炉丝通电的时间越长产生的热量越多。与通电时间有关在电路中大功率的电炉产生的热量更多，通过大功率电炉电流大。与通过导体的电流有关猜想：与电阻、电流、时间有关,设计实验1．当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？控制变量法2．用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？转换法电热多少的体现：液体吸热，观察升高的温度；气体(或液体)受热膨胀，观察膨胀的多少,实验装置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、体积膨胀，导管里面液柱的高度就会发生变化。电流产生的热量越多，液面高度就相差越大。实验中通过观察来比较电流产生热量的多少。实验原理管中的液面高度变化,实验1：探究电热与电阻的关系控制不变的量：I相同，t相同结论：I和t相同时，R越大，电阻产生的热量越多。现象：右边的液面差大5Ω5Ω5Ω（点击观看）,实验2：探究电热与电流的关系控制不变的量：R相同，t相同结论：R和t相同时，I越大，电阻产生的热量越多。现象：右边的液面差大5Ω5Ω5Ω（点击观看）,实验3：探究电热与时间的关系5Ω控制不变的量：R相同，I相同结论：R和I相同时，t越长，电阻产生的热量越多。现象：液面差越来越大（点击观看）,[中考·黄石]如图所示，两个密闭容器中接入电热丝R1，R2，右边容器上方接入电热丝R3，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。本实验是根据______（填“气体”或“液体”）的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少，已知R1=10Ω，R3=6Ω，为了研究电流产生的热量与电流的关系，则R2=____Ω。若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，则可研究电流产生的热量与______的关系。气体10电阻例题,焦耳（JamesPrescottJoule，1818—1889），英国物理学家。用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。二、焦耳定律1.物理学史（焦耳）,电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。2.内容3.焦耳定律公式及各物理量单位公式Q=I2Rt物理量及单位电流IA电阻RΩ通电时间ts热量QJ,电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量（纯电阻电路），那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即：Q=W=UIt=I2Rt。4.理论推导导线与电热丝串联，电流、时间都相同，导线电阻远小于电炉丝电阻，由Q=I2Rt可知，导线产生的热量少。电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？问题回顾,一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?I=UR解：=36V60Ω=0.6AQ=I2Rt=(0.6A)2×60W×300s=6480J已知电阻R、电压U、时间t，求产生的热量Q；求热量则利用公式Q=I2Rt，而I未知，则先利用I=求IUR例题,想想议议:额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎矛盾，这是怎么回事?前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。,小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看做导体）接在干电池正负两极上，如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧。这是因为较窄处（）A．电阻较大B．电流较大C．电压较小D．电功率较小A例题导体越细，电阻越大串联电路中各处电流相等较窄处电阻大，电压较大较窄处电压大，电功率较大,三、电热的利用和防止1.电热的利用利用电热孵化器孵小鸡电流通过导体时，使导体只发热的用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体。电热器的优点:清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。,很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。电脑的微型风扇电视机的后盖2.电热的防止电热的危害将用电器烧坏使绝缘材料老化,电能：W=UIt热量：Q=I²Rt纯电阻电路：U=IR消耗的电能全部转化为内能I=URW=UIt=IR·It=I²Rt=Q=U2R不同电路中电能和电功的关系：,电能W内能Q机械能E电阻扇叶转动电能：W=UIt热量：Q=I²Rt非纯电阻电路：W≠QI≠URW=Q+EUIt=I²Rt+E注意：对于非电热器只能用Q=I²Rt计算电热,某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5Ω，当它正常工作1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？解：消耗的电能：W总=UIt=220V×2A×60s=26400J线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2A)2×5Ω×60s=1200J得到的机械能：W机=W总-Q=26400J-1200J=25200J例题,焦耳定律电流的热效应电热的影响因素：I、R、t焦耳定律电热的利用和防止表述：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式:Q=I2Rt定义,2．现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压220V的电路中，相同时间内它们发热情况是（）A．甲放热多B．乙放热多C．同样多D．无法判断1．计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（）A．UItB．C．I2RtD．前面三个都可以CB,3．用如图所示的装置探究“影响电流热效应的因素”。电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1