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(共37張PPT)
18.4 焦耳定律
想 一 想
這些用電器工作時有什么共同的特點？
電流的熱效應：電流通過導體，導體發熱的現象。
電流的熱效應
一
電能轉化成內能
實質：
想一想：生活中還有哪些利用電流熱效應的用電器？
電烤箱
電熱水壺
取暖器
　　電爐絲和導線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發紅，而導線卻幾乎不發熱
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
二
電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
二
燈泡通電后，在剛開始通電不是很熱，可過了一會就很熱，為什么？
導線和電爐絲串聯，為什么電爐絲熱得發紅而導線并不很熱？
電飯鍋通電后為什么必須按下加熱（煮飯）按鈕開關才能煮熟飯？
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
【實驗目的】
【猜想與假設】
可能跟通電時間有關
可能跟電阻有關
【設計實驗】
可能跟通過導體的電流有關
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
二
實驗方法：
控制變量法
探究通電導體放出的熱量與電阻的關系
【實驗1】
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
二
實驗方法：
控制變量法
電路設計
怎樣判斷通電導體放出的熱量大小？
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
二
通過溫度計的示數變化
反映導體放出熱量的多少
怎樣判斷通電導體放出的熱量大小？
通過U形管液面高度的變化反映導體放出熱量多少
溫度計
探究通電導體放出的熱量與電阻的關系
【實驗1】
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
二
實驗方法：
控制變量法
通電時間 t1 t2 t3 t4 t5
溫度T/℃ R1=5Ω
R2=10Ω
轉換法
【實驗結論】
在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多。
探究通電導體放出的熱量與電流的關系
【實驗2】
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
二
電路設計
通電時間 t1 t2 t3 t4 t5
溫度T/℃ I(I=2I1)
I1
【實驗結論】
在電阻、通電時間相同的情況下，電流越大，產生的熱量越多。
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
二
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
二
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
二
【實驗結論】
通電導體放出的熱量與通過導體的電流、導體的電阻、通電時間有關。
在通電時間、電阻相同的情況下，電流越大，產生的熱量越多。
在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多。
在電阻、電流相同的情況下，通電時間越長，產生的熱量越多。
　　焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英國物理學家。用近 40 年的時間做了 400 多次實驗，研究熱和功的關系。通過大量的實驗，于 1840 年最先精確地確定了電流產生的熱量與電流、電阻和通電時間的關系。
焦 耳
焦耳定律
三
1、內容：
2．公式：
焦耳定律
三
電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
Q = I2Rt
電熱（焦）
電流（安）
電阻（歐姆）
通電時間（秒）
3．適用范圍：
適用于所有電路電熱的計算
例1：一根 60 Ω 的電阻絲接在 36 V的電源兩端，在 5 min內
共產生多少熱量
焦耳定律
三
例2： 一電動機的線圈電阻是4.4Ω，當它接在220V的電壓下
工作時，通過線圈的電流是5 A，求在1s內：
（1）這臺電動機消耗的電能。
（2）線圈產生的電熱。
焦耳定律
三
　　1．當電流通過導體時，如果電能全部轉化為內能（純電阻電路），那么電流產生的熱量Q 就等于消耗的電能W，即
　　2．當電扇工作時，消耗的電能主要轉化為電機的機械能，還有一小部分轉化為內能（非純電阻電路）：
電能 內能+機械能
電能與電熱的關系
四
利用電熱孵化器孵小雞
用來加熱
電熱器的優點:
清潔衛生，沒有環境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調節溫度。
電熱的利用
四
　　很多情況下我們不希望用電器的溫度過高。
電熱的危害
四
如：電視機的后蓋有很多孔，為了通風散熱；電腦運行時要用微型風扇及時散熱等等。
焦耳定律的基礎應用
一
1、在電學實驗中，我們發現導線燒斷的地方經常是在接頭處。利用所學物理知識嘗試解釋。
與電路中其它地方相比，電流和通電時間相同，但是接頭處接觸電阻大較大，根據 接頭處產生熱量較多，溫度高，經常會超過了導線的熔點就會熔斷。
焦耳定律的基礎應用
一
2、小明學習了電功率和焦耳定律后觀察家中用電器，發現一個奇怪的現象：與電熱水器連接的導線比與電視機連接的導線粗得多。請你用所學知識解釋這一現象。
電熱水壺等功率較大的用電器，工作時通過連接線的電流會較大；而如果電源連接線過長或橫截面積過小，則連接線的電阻就會增大，由焦耳定律可知，在一定時間內電流通過連接線產生的熱量就會增加，容易引起火災等安全事故。
焦耳定律的基礎練習
一
1．下列關于電流的熱效應，說法正確的是（　　）A．導體的電阻越大，產生的熱量越大B．流過導體的電流越大，產生的熱量越大C．電流流過導體時，導體會發熱，這個現象叫做電流的熱效應D．電流的熱效應對我們生活只有危害，沒有幫助
焦耳定律的基礎練習
一
2．銘牌上均標有“ 220V 100W”的下列用電器都正常工作，在相等時間內產生熱量最多的是（　　） A．電風扇 B．日光燈 C．電視機 D．電爐
3. 用粗細均勻的電熱絲加熱燒水，通電10 min可燒開一壺水，若將電熱絲對折起來使用，電源電壓不變，則燒開同樣一壺水的時間是 A．2.5 min B．5 min C．20 min D．30 min
焦耳定律的基礎練習——實驗
一
1、如圖所示是探究電流通過導體時產生的熱量與什么因素有關的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣。
（1）實驗用______ 反映密閉空氣溫度的變化；（2）圖甲中，通過兩個電阻絲的電流______；
該實驗探究的是電流通過導體產生的熱量與______的關系，通電一段時間后，______（選填“左”或“右）側容器中電阻產生的熱量多；
焦耳定律的基礎練習——實驗
一
1、如圖所示是探究電流通過導體時產生的熱量與什么因素有關的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣。
（3）圖乙可探究電流通過導體產生的熱量與______的關系，通電一段時間后，______（選填“左”或“右”）側容器中電阻產生的熱量多；（4）英國物理學家焦耳通過大量實驗，最先精確地確定了電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的______成正比，跟______成正比。
焦耳定律的基礎練習——實驗
一
2、如圖是研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關的實驗，下列正確的是
A．甲實驗中兩個電阻串聯只是為了保證流過兩個電阻電流相等
B．甲實驗通電一段時間后，左右兩側容器內空氣吸收的熱量之比為1:2
C．乙實驗是為了研究電流產生的熱量與電阻的關系
D．乙實驗通電一段時間后，左右兩側容器內空氣吸收的熱量之比為1:4
電功與電熱（電能與內能）
二
對于純電阻電路，電流做功消耗的電能全部轉化為內能。
對于非純電阻電路，電能除了轉化為內能，還要轉化為其他形式的能量。
電功與電熱（電能與內能）
二
2．某電動機工作電壓為220V，通過線圈的電流為5A，線圈電阻為5Ω，則每分鐘電動機消耗的電能為______J，電動機產生的機械能是______J，電動機的效率是______。
1．電動玩具車標有“6V 3W”，車內電動機線圈電阻為0.5Ω。當玩具車正常行駛1min，電動機線圈產生的熱量是___________J，消耗的電能是___________J。
串并聯中的焦耳定律
三
如圖，有兩個電阻R1=4Ω、R2=8Ω 分別以串聯和并聯的方式接入相同電壓的電路上。
3、相同時間內產生熱量較多的是 電路 （填“串聯”
或“并聯”）。
1、串聯時，相同時間中產生的熱量之比Q1:Q2= 。
2、并聯時，相同時間中產生的熱量之比Q1:Q2= 。
思考：串并聯電路中，電路放出的總熱量與各通電導體
放出的熱量有什么關系？
多擋位問題
多擋位問題
電源電壓不變
加熱擋
保溫擋
多擋位問題
1.某家用電熱壺有“加熱”和“保溫”兩個擋位，其簡化電路如圖所示，R1、R2是電熱絲，R1＝1 000 Ω，R2＝100 Ω.
開關S接“1”時，電熱壺為________擋位．
開關S接“2”時，電熱壺為________擋位．
加熱擋功率為？保溫擋功率為？
處于加熱擋時，熱水壺工作1min消耗多少電能？
多擋位問題
2．如圖是某品牌家用電飯鍋的工作原理圖，已知R2的阻值為44Ω；單獨閉合開關S1時，此時電路的功率為40W。求：
（1）R1阻值是多少？
（2）同時閉合開關S1、S2，R2的功率是多少？
（3）同時閉合開關S1、S2，電飯鍋工作1min消耗多少電能？
多擋位問題
3．多功能養生壺具有精細烹飪、營養量化的功能，深受用戶好評，如圖所示，是某養生壺的簡化電路圖以及相關數提，則
（1）說明當置于功率550W時電鍵S1、S2所處狀態；
（2）試計算R1的阻值；
（3）試計算R2的阻值。
（4）若正常工作時，養生壺效率為90%，將1kg水從20℃加熱到85℃需要多長時間。
多擋位問題
4．某家用電熱水壺有加熱和保溫兩擋，內部電路簡化示意圖如圖甲所示，其中R1和R2均為阻值不變的發熱電阻。某次使用該電熱水壺在額定電壓下的燒水過程中，消耗的電功率隨時間變化的圖象如圖乙所示，已知水的比熱容為4.2×103J/(kg °C)，求：
1）這次電熱水壺加熱和保溫時的電流之比是多少？
2）電阻R2的阻值是多少？
3）在額定電壓下給1.2kg的水加熱，使水溫從22°C
升至52°C。熱水壺的工作效率為90%，需要多長
加熱時間？
多擋位問題
4．如圖是電熱水器的簡化電路圖，額定電壓為220V，熱水器分為高中低擋。高溫擋的功率為1100W，中溫擋的功率為220W，求：
（1）該熱水器處于高溫擋工作5min電流做的功；
（2）R1的阻值；
（3）低溫擋時R1的功率。

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