第四节焦耳定律

焦 耳 定 律 第 十 八 章 第 节 用 手 一 摸 电 视 机 后 盖电 流 的 热 效 应 ： 上 周 六 ， 我 们 班 刘 和 伟 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 。 可 是 后 就 发 现 ， 刘和 伟 刚 看 过 电 视 。 电 流 通 过 导 体 时 电 能 转 化 成 内 能生 活 中 ， 许 多 用 电 器 接 通 电 源 后 ， 都 伴 有 热 现 象 产 生 。 电 暖 器 水 用 管 状 电 热 器 热 水 器 电 热 器 饮 水 机 电 熨 斗 电 烤 箱 生 活 中 ， 许 多 用 电 器 通 电 后 ， 都 伴 有 热 现 象 产 生 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 。一 、 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 ? 电 流 通 过 导 体 时 产 生 热 的 多 少 跟 什 么 因 素 有 关 ?想 想 议 议 电 流 通 过 导 体 时 产 生 热 的 多 少 与 什 么 因 素 有 关 ?演 示 实 验实 验 装 置 （ 控 制 变 量 法 转 换 法 ） 实 验 1： 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 阻越 大 ， 这 个 电 阻 产 生 的 热 量 越 多 。 实 验 2： 研 究 电 热 与 电 流 关 系 I = 2I1I AR = 5 R = 5 R = 5 I1 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 ， 这 个 电 阻 产 生 的 热 量 越多 。 焦 耳 （ James Prescott Joule，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 。 焦 耳 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 。2 公 式 ： Q = I2Rt 3 单 位 ： 焦 耳 （ J）二 、 焦 耳 定 律 （控制变量法 转换法）条件：现象：结论：等 量 煤 油 ， 电 流 相 同 ,时 间 相 同B瓶 中 温 度 上 升 的 多电 流 和 通 电 时 间 相 同 时 ， 电 阻越 大 ， 产 生 的 热 量 越 多 。 条件：通 电 时 间 相 同 ， 电 阻 相 同现象：电 流 大 时 ， 温 度 上 升 多结论：在通电时间一定、电阻相同时，通过的电流越大，产生的热量越多。 条件：通 相 同 电 流 ， 电 阻 相 同 ，观 察 不 同 通 电 时 间 的 现 象现象：通 电 时 间 长 的 温 度 上 升 的 多结论：在 电 阻 相 同 ， 通 过 电 流 相 同 ，通 电 时 间 越 长 ， 产 生 热 量 越 多 。 电 流 通 过 导 体 时 ， 如 果 消 耗 电 能 全 部 转 化 为 热 ，而 没 有 同 时 转 化 为 其 他 形 式 的 能 量 ， 那 么 ， 电 流 产生 的 热 量 Q就 等 于 消 耗 的 电 能 W Q = W = Pt = UIt = U2/R t = I2Rt电 能 不 全 部 转 化 为 热 W = UItQ = I2Rt P电 =P热 = UII2R纯 电 阻 电 路三 、 电 能 和 电 热 关 系如 ： 电 暖 器 ， 电 饭 锅 ， 电 炉 子 等 。如 ： 电 扇 ， 洗 衣 机 等 W Q 热 电 能 内 能 +机 械 能 Q = I2Rt =(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 I = = = 0.6 AUR 36 V60 例 题某 电 动 机 工 作 时 的 电 流 是 5安 培 ， 工 作 电 压 是220伏 特 ， 线 圈 电 阻 是 15欧 姆 ， 电 动 机 工 作 了2小 时 ， 消 耗 了 多 少 电 能 ， 产 生 了 多 少 电 热 ？解 ： W=UIt=220V 5A 7200S=7.92 106JQ=I2Rt=(5A)2 15 7200S=2.7 106J 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 有 矛 盾 ，这 是 怎 么 回 事 ?想 想 议 议答 ： 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 。 1 电 热 的 利 用利 用 电 热 孵 化 器 孵 小 鸡 用 来 加 热 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 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 1.电 流 的 热 效 应 是 电 流 通 过 导 体 时 _转 化 成 _的 现 象 。 电 热 器 是 利 用 电 流 的 _制 成 的 加 热 设 备 。电 能 热2.“ 在 研 究 电 流 产 生 的 热 量 跟 电 流 的 关 系 ” 的 实 验 中 ， 应 保 持 _、 _一 定 ， 用 _改 变 电 阻 丝 的 电 流 。3.一 根 100的 电 阻 丝 通 过 的 电 流 是 2A， 它 的 电 功 率 是 _W 通 电 1min时 产 生 的 热 量 是 _J。4.电 阻 R1、 R2串 联 在 电 路 中 ， R1=4 ， R2=6 ，则 P 1:P2=_。 Q1:Q2=_。 热 效 应电 阻 时 间 滑 动 变 阻 器 400240002:32:3 练 一 练1、 导 体 的 电 阻 为 5 ， 通 过 它 的电 流 为 2A， 在 1秒 内 ， 导 体 上 电 能转 化 为 多 少 J的 热 ？2、 标 有 “ 220V 800W”的 电 炉 ， 接在 220V的 电 源 上 后 ， 通 过 电 炉 的 电流 为 多 少 ？ 通 电 1小 时 ， 电 炉 上 有多 少 J的 电 能 转 化 为 热 ？ 3、 有 A、 B两 根 电 阻 丝 ， 电 阻 分 别 为RA=3， RB=2 ， 并 联 后 接 入 电 压为 6V的 电 源 上 ， 这 两 根 电 阻 丝 上 产 生热 时 的 总 功 率 为 多 少 ？4、 有 A、 B两 根 电 阻 丝 ， 电 阻 分 别为 RA=3 ， RB=2 ， 串 联 后 接 入电 压 为 6V的 电 源 上 ， 这 两 根 电 阻 丝上 产 生 热 时 的 总 功 率 为 多 少 ？ 课 堂 小 结焦 耳 定 律的 实 验 和内 容 电 热 的 利用 和 危 害