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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,焦耳定律,郑州市启智中学,王东风,学习目标：,1,、,能通过生活实例，认识电流的热效应。,2,、能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。,3,、通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。,生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请同学们举例说明。,它们的共同特征是什么？,电能转化为内能,电流通过导体时,电能,转化成,内能,，,这个现象叫做,电流的,热效应,。,电流还有,化学效应,和,磁效应,等,。,上面这些生活中常用的电器有什么共同的,特性,？,1,、电流的热效应,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,?,提出问题,：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关,?,问题思考？,猜想四,:,.,现象一：电炉丝通电能产生热，不通电不产生热。,猜想二：电阻丝产生的热量与,通电时间,有关。,猜想三：导体通电时产生的热量多少与,导,体的电阻大小,有关。,现象二：电阻丝通电的时间越长产生的热量越多。,事实：电阻丝的材料是镍铬合金丝，导线材,料是铜。,猜想一：电阻丝产生的热量与,电流,有关,控制变量法,猜想和假设,问题一：如何比较电流产生的热量的多少？,问题二：,研究电流产生的热量与不同电阻值的关系？,（,即如何保持电流和时间相同？如何改变电阻大小？,),问题三：,研究电流产生的热量与不同电流大小的关系？,（,即如何改变电流大小？如何控制电阻和时间相同？,）,设计实验,控制变量法,问题一：如何比较电流产生的热量的多少？,由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行观察比较，实验中怎样将它变为便于直接观察比较的现象呢？,转换法,想一想 议一议,问题一：如何比较电流产生的热量的多少？,实验方法：转换法,设计实验,实验装置,问题二：如何控制电流相同来研究电流产生的热量与不同电阻值的关系？,实验装置,R,1,= 5,R,2,= 10,A,实验方法：控制变变量法,问题三：如何控制电阻相同来研究电流产生的热量与不同电流大小的关系？,问题三：如何控制电流相同来研究电流产生的热量与不同电阻值的关系？,验装置,I,= 2,I,1,I,A,R,= 5,R,= 5,R,= 5,I,1,目标：,在电流相同、电阻不同时，产生电热的效果如何呢？,思考：,实验设计中，怎样保证电流等大？,用什么仪器反映产生热量的多少？,【,演示实验,1】,想一想 议一议,电阻串联时电流相同。,U,型管连接的容器加热后，温度升高，气体膨胀，压力变大，液面升高。,R,1,= 5,R,2,= 10,A,请回答：,看到了什么现象？,得出了什么结论？,现象,：,I,相同时，,R,大的一边液面升的高，即升温快。,结论,1,：,在电流和时间相同时，电阻越大产生的热量越多,。,思考：,此时，哪个电流小？为什么？,并联分流的电阻为什么要放在盒子外面,?,让相同的电阻，流过不同的电流，看效果会如何呢？,【,演示实验,2】,右边的发热器电流小，因为并联的电阻分去一半的电流。,不让它产生的热量影响盒内的温度。,I,= 2,I,1,I,A,R,= 5,R,= 5,R,= 5,I,1,看到了什么现象？说明了什么结论？,电流,I,大的液面升高快，即产生的热量,Q,多。,结论：,在电阻相同和时间相同时，通过的电流越大，产生的热量越多。,【,跟踪思考,】,通过以上实验你能总结出什么规律？,电阻上产生的电热与电阻大小和流过的电流都有关，电阻越大，电流越大，产生的热量越多。,焦耳（,James Prescott Joule,，,18181889,），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。,焦 耳,Q = I,R t,热量,电流,电阻,时间,J = A,S,2,，公式：,意义：,单位：,二，焦耳定律,：,1,，内容：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。,(,普遍适用,),为什么用导线连接的电磁炉通电后，电炉很快发红发热，而导线却不热？,因导线电阻很小（,0.010.001,），而电炉电阻很大（几十、几百欧姆），串联时导线生热很微小，故感觉不热。,【,问题思考,】,“,试一试”：实例分析,实例,1,：,电褥子长时间通电容易起火，你能,解释么？,实例,2,：,电路短路会起火，你能解释么？,实例,3,：,拨打手机时间长了，手上有什么感,觉？怎么办？,实例,4,：,两个灯泡，亮度大的产生的热量一,定更多么？,1,在,纯电阻电路,中（如：电暖器，电饭锅，电炉子等），当电流通过导体时，电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量,Q,就等于消耗的电能,W,，即,Q,=,W,=,UIt,=,Pt=,=I,2,Rt,2,在,非纯电阻电路,中，如当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：,W,电,Q,热,三、电能和电热关系,电能 内能,+,机械能,此时，只能用,Q=,I,2,Rt,（焦耳定律）,来计算电热,1,在,纯电阻电路,中（如：电暖器，电饭锅，电炉子等），当电流通过导体时，电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量,Q,就等于消耗的电能,W,，即,Q,=,W,=,UIt,=,Pt=,=I,2,Rt,2,在,非纯电阻电路,中，如当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：,W,电,Q,热,三、电能和电热关系,电能 内能,+,机械能,此时，只能用,Q=,I,2,Rt,（焦耳定律）,来计算电热,只能用,W,=,UIt,=,Pt,计算,求电能，不能混用。,Q,=,I,2,Rt,=(0.6 A),2,60,W,300 s,= 6 480 J,一根,60 ,的电阻丝接在,36 V,的电源两端，在,5 min,内共产生多少热量,?,答,:,在,5 min,内共产生,6 480 J,热量。,解,:,例题解析,I,=,=,=,0.6 A,U,R,36 V,60 ,牛刀小试,（1）,某导体的电阻是,2,，当,1,A,安的电流通过时，,1,分钟产生的热量是多少焦？,。,2,、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为,380,V,，线圈的电阻为,2,线圈中的电流为,10,A,若这台电动机正常工作,1,秒钟，,牛刀小试,（1）某导体的电阻是,2,欧，当,1,安的电流通过时，,1,分钟产生的热量是多少焦？,解：,Q= I,2,Rt,=(1,A,),2,2,60,S,=120,J,答：,1,分钟产生的热量是,120,焦。,2,、,一台电动机正常工作时线圈两端的电压为,380,伏，线圈的电阻为,2,欧,线圈中的电流为,10,安,若这台电动机正常工作,1,秒钟，,求：,1,）消耗的电能,W,。,2,）产生的热量,Q,。,解：,1,）消耗的电能为,:,W,UIt,380V10A1S,3800J,2,）产生的热量为：,Q,I,2,Rt,(10 A),2,2 1S,200J,答： 消耗的电能是,3800,焦；产生的热量是,200,焦。,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，这是怎么回事？,【,想想议议,】,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，,电压相同时，适用 ，,R,越小，,Q,越大。,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，,电流相同时，适用,Q=I R t,，,R,越大,Q,越大。,两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。,【,想想议议,】,1,电热的利用-电热器,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。,四、电热的利用和防止,定义：利用电流的热效应而制成的发热设备,。,原理：焦耳定律,组成：电热器的主要组成部分是,发热体,，,发热体,是,由电阻率大、熔点高的合金制成,。,很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等,。,2,电热的危害,投影仪的散热窗,电动机的外壳,电动机的外壳有很多翼状散热片，使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风，也是为了降温。,烧坏电器,导线绝缘皮,老化引起火灾,1,.,电流的热效应,定义：,实质：,2.,焦耳定律的探究实验,3.,焦耳定律,内容：,公式：,4.,电热的利用和防止,【,小结,】,1.,电流通过导体时产生的热量跟,_,成正比，跟导体,的,_,成正比，跟,_,成正比，这个规律叫做焦耳,定律，数字 表达式是,_.,2.,电热器是利用电流的,_,效应制成的，它的主要部件是,_.,电流流过电热器所做的功全部用来产生,_.,电流的平方,电阻,通电的时间,Q=I,2,Rt,热,发热体,热量,当堂检测,3,、标有“,220V 40W”,电热器安装在,220V,的电路中，工作,100s,后，所消耗的电能是,J,，产生的热量是,J,4,、下列电器中，不属于电热器的是（ ）,A,电饭锅,B.,电熨斗,C.,电风扇,D.,电烤炉,4000,4000,C,5,、家庭电路使用的电炉，电炉丝与导线是串联的，当电炉丝发热发红时，连接导线却不热，这是因为 （ ）,A.,通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大,B.,通过电炉丝电流比通过连接导线的电流小,C.,电炉丝两端电压比连接导线两端电压小,D.,电炉丝的电阻比连接导线的电阻大,D,6.,如图,9-3-5,所示，,a,、,b,相同容器中分别装有相同质量的水，水中的电阻丝的阻值分别 为,R,1,和,R,2,，且,R,1,R,2,，则闭分开关,S,后，,a,、,b,容器中水温上 升较快的是,( ),A. a,容器中的水,B. b,容器中的水,C. a,、,b,容器中的水温上升的快慢一样,D.,无法判断,B,图,9-3-5,
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