第四節(jié)焦耳定律 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道在電流相同的條件下 電能轉(zhuǎn)化為熱能時(shí)的功率跟導(dǎo)體的電阻成正比2 知道利用和防止電熱的場(chǎng)合和方法 周六 小明的爸爸出門前囑咐他好好寫作業(yè) 不要看電視 爸爸回來(lái)時(shí)看到他在認(rèn)真寫作業(yè) 電視機(jī)也沒打開 很高興 可之后就發(fā)現(xiàn) 小明剛看過(guò)電視 生活中的物理 小明爸爸是根據(jù)什么道理判定的呢 生活中 許多用電器接通電源后 都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生 電熱器 水用管狀電熱器 熱水器 飲水機(jī) 電熨斗 電烤箱 電爐 電烙鐵 點(diǎn)亮的燈泡過(guò)一會(huì)兒會(huì)燙手 說(shuō)明什么 導(dǎo)線和電熨斗串聯(lián) 為什么電熨斗很熱而導(dǎo)線并不很熱 說(shuō)明什么 一 電流的熱效應(yīng) 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí) 電能要轉(zhuǎn)化為熱能 這個(gè)現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng) 電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān) 猜想 與電阻 電流 時(shí)間有關(guān) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱與電阻的關(guān)系 控制變量法等效替代法 在燒瓶A 中盛等量的煤油 溫度計(jì)顯示煤油的溫度 燒瓶 中是銅絲 電阻較小 燒瓶 中是鎳鉻合金絲 電阻較大 兩瓶中金屬絲串聯(lián)起來(lái)接到電源上 通電一定時(shí)間后 比較兩瓶中煤油的溫度變化 電流產(chǎn)生的熱量跟電阻 電流 時(shí)間有啥關(guān)系 條件 現(xiàn)象 結(jié)論 等量煤油 電流相同 時(shí)間相同 B瓶中溫度上升的多 電流和通電時(shí)間相同時(shí) 電阻越大 產(chǎn)生的熱量越多 探究實(shí)驗(yàn) 與電阻的關(guān)系 條件 通電時(shí)間相同 電阻相同 現(xiàn)象 電流大時(shí) 溫度上升多 結(jié)論 在通電時(shí)間一定 電阻相同時(shí) 通過(guò)的電流越大 產(chǎn)生的熱量越多 與電流的關(guān)系 探究實(shí)驗(yàn) 條件 通電電流相同 電阻相同 現(xiàn)象 時(shí)間長(zhǎng)時(shí) 溫度上升多 結(jié)論 在通電電流一定 電阻相同時(shí) 通電時(shí)間越長(zhǎng) 產(chǎn)生的熱量越多 與時(shí)間的關(guān)系 探究實(shí)驗(yàn) 結(jié)論1 在通電電流和通電時(shí)間相同的條件下 電阻越大 電流產(chǎn)生的熱量越多 結(jié)論2 在電阻和通電時(shí)間相同的條件下 電流越大 電流產(chǎn)生的熱量越多 結(jié)論3 在通電電流和電阻相同的條件下 通電時(shí)間越長(zhǎng) 電流產(chǎn)生的熱量越多 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 焦耳在1818年12月24日生于英國(guó)曼徹斯特 青年時(shí)期 在別人的介紹下 焦耳認(rèn)識(shí)了著名化學(xué)家道爾頓 道爾頓給予了焦耳熱情的教導(dǎo) 焦耳向他虛心的學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué) 哲學(xué)和化學(xué) 這些知識(shí)為焦耳后來(lái)的研究奠定了理論基礎(chǔ) 1840年 焦耳把環(huán)形線圈放入裝水的試管內(nèi) 測(cè)量不同電流強(qiáng)度和電阻時(shí)的水溫 通過(guò)這一實(shí)驗(yàn) 他發(fā)現(xiàn) 導(dǎo)體在一定時(shí)間內(nèi)放出的熱量與導(dǎo)體的電阻及電流強(qiáng)度的平方之積成正比 后人為了紀(jì)念焦耳 把功和能的單位定為焦耳 Q I Rt 熱量電流電阻時(shí)間 JA S 公式 意義 單位 二 焦耳定律 電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比 跟導(dǎo)體的電阻成正比 跟通電時(shí)間成正比 焦耳定律的理論推導(dǎo) 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí) 如果消耗電能全部轉(zhuǎn)化為熱 而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 那么 電流產(chǎn)生的熱量Q就等于消耗的電能W Q W Pt UIt IR It I2Rt 適用于純電阻電路 考考你 電爐絲和導(dǎo)線通過(guò)的電流相同 為什么電爐絲熱的發(fā)紅 而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱 原因 導(dǎo)線電阻遠(yuǎn)小于電爐絲電阻 產(chǎn)生的熱量少 一根60 的電阻絲接在36V的電源上 在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量 解 通過(guò)電阻絲的電流為 電流產(chǎn)生的熱量為 Q I2Rt 0 6A 2 60 5 60s 6480J 三 電熱的利用和防止 1 電熱的利用 電熱器 利用電來(lái)加熱的設(shè)備 發(fā)熱體 電阻大 熔點(diǎn)高 2 防止電熱的危害 將導(dǎo)體燒壞 使絕緣材料老化 防止措施 設(shè)法散熱 計(jì)算機(jī) 電視機(jī)等用電器也都是考慮散熱 它們的機(jī)殼上都有散熱孔 電熱的防止 本節(jié)課學(xué)到了什么 電流熱效應(yīng)與電阻大小的關(guān)系 在電流一定時(shí) 發(fā)熱功率與電阻成正比 即P R 在電壓一定時(shí) 發(fā)熱功率與電阻成反比 即P U2 R 電熱的利用和防止 什么叫電流的熱效應(yīng) 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能要轉(zhuǎn)化成熱 這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng) 1 電流的熱效應(yīng)是電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí) 轉(zhuǎn)化成 的現(xiàn)象 電熱器是利用電流的 制成的加熱設(shè)備 電能 熱能 2 在研究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 應(yīng)保持 一定 用 改變電阻絲的電流 熱效應(yīng) 整合訓(xùn)練 電阻 時(shí)間 滑動(dòng)變阻器 3 兩個(gè)電熱器的電阻之比為4 3 通過(guò)相同的電流 在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為 若兩個(gè)電熱器的電阻相同 通過(guò)的電流強(qiáng)度為1 3 在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為 4 3 1 9 4 當(dāng)0 2安的電流通過(guò)一金屬線時(shí)產(chǎn)生的熱量為Q1 若使通過(guò)的電流增加到0 4安時(shí) 在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2 那么Q2是Q1的 A 2倍B 4倍C 0 25倍D 0 5倍 B 5 一根100 的電阻絲通過(guò)的電流是2A 它的電功率是 W 通電1min時(shí)產(chǎn)生的熱量是 J 400 24000 6 一個(gè)電熱器 當(dāng)通過(guò)它的電流是2A時(shí) 每min產(chǎn)生2 64 104J熱量 求該電熱器的電功率和它工作時(shí)的電阻值 7 一根60 的電阻絲接在36V的電源上 在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量 解 通過(guò)電阻絲的電流為 電流產(chǎn)生的熱量為 Q I2Rt 0 6 2 60 5 60J 6480J 科學(xué)靠我們發(fā)現(xiàn) 探究 改進(jìn) 科學(xué)永無(wú)止境 1 電流的熱效應(yīng)是電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí) 轉(zhuǎn)化成 的現(xiàn)象 電熱器是利用電流的 制成的加熱設(shè)備 電能 熱 2 在研究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 應(yīng)保持 一定 用 改變電阻絲的電流 3 一根100 的電阻絲通過(guò)的電流是2A 它的電功率是 W通電1min時(shí)產(chǎn)生的熱量是 J 4 電阻R1 R2串聯(lián)在電路中 R1 4 R2 6 則P1 P2 Q1 Q2 熱效應(yīng) 電阻 時(shí)間 滑動(dòng)變阻器 400 24000 2 3 2 3 整合訓(xùn)練 再見