資源簡介

(共21張PPT)
15.4 探究焦耳定律
1.認識到電能可以轉化為熱能，了解電熱的應用。
2.知道電流通過導體時產生的熱量和電流、電阻及通電時間的定性關系。
3.通過學習電流熱效應的應用與控制，學會辯證地看待問題。
學習目標
(1)燈泡發光一段時間后，用手觸摸燈泡有什么感覺？
(2)電風扇使用一段時間后，用手觸摸電動機部分有什么感覺？
問題：
為什么…..
新課引入
生活中，許多用電器接通電源后都伴有熱現象產生。
1.電流通過導體時電能轉化為內能，這種現象叫做電流的熱效應。
新知講授
通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
一
要解釋上述現象，我們必須研究電流產生的熱量與哪些因素有關。
家庭電路中使用功率過大的用電器可能引起火災。
燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發熱，可是實際上燈泡熱得發燙，電線的發熱卻覺察不出來。
著火了！
（1）可能與電阻有關
2.探究電流的熱效應與哪些因素有關
（2）可能與電流有關
（3）可能與通電時間有關
[猜想與假設]
有電流導體時，導體才會發熱
電烤爐工作時，烤爐溫度高，導線幾乎不發熱，因此，電流的熱效應與電阻有關。
生活中手機充電時，充電越久溫度越高。
（1）當一個物理量被猜測與多個因素有關，應用什么方法去研究？
控制變量法
（2）用什么方法和器材去觀察那些不可見的物理量？
轉換法
電熱——氣體（或液體）受熱膨脹，觀察產生熱量的多少
[設計實驗]
實驗1：研究電熱與電阻關系
R2 = 10 Ω
R1 = 5Ω
A
在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多。
[實驗過程與實驗現象]
電阻絲
實驗2：研究電熱與電流關系
I = 2I1
I
A
R = 10 Ω
R = 10 Ω
R = 10Ω
I1
在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，產生的熱量越多。
電阻絲
R
實驗3：研究電熱與通電時間關系
電阻絲
在電流、電阻相同時，通電時間長的產生的熱量多。
（1）在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多。
（I與t 相同，R越大，Q越多）
（2）在通電時間、電阻相同的情況下，電流越大，產生的熱量越多。
（ t與 R相同，I 越大，Q越多）
（3）在電阻、電流相同的情況下，通電時間越長，產生的熱量越多。
（ R與I 相同，t 越大，Q越多）
[實驗結論]
焦耳定律
Q = I R t
熱量 電流 電阻 時間
J A Ω s
公式：
意義：
單位：
1.焦耳定律：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。
焦耳
(1818－1889)
焦耳定律
二
純電阻電路:
電能 → 內能
Q
I2Rt
W
UIt
=
M
非純電阻電路:
電能 → 內能+其他形式的能
W
E其他 + Q
UIt
I2Rt=Q
＞
2.公式的理論推導
（1）當電流通過導體時，如果電能全部轉化為內能，而沒有同時轉化成其他形式的能量，那么電流產生的熱量Q 就等于消耗的電能W，即
　　 Q = W = UIt = I2Rt
（2）當電扇工作時，消耗的電能主要轉化為電機的機械能：
　　W＞Q熱
3.電能和電熱關系
電能 內能+機械能
　　額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內產生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越小，單位時間內產生的熱量越少。二者似乎有矛盾，這是怎么回事
想想議議
答：前者說電阻越小，正常工作時單位時間內產生的熱量越多，前提條件是電壓相同；
而后者說，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多，前提條件是電流相同，二者并不矛盾。
所以我們在應用公式時應該特別注意條件。
想想議議：
1．電熱的利用
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。
電流熱效應的應用與控制
三
很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。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。
2．電熱的危害
焦耳定律
電流熱效應的應用與控制
2.公式： Q = I2Rt
電流的
熱效應
2.實驗：電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關
1.現象：電流通過導體時電能轉化成內能
1.內容：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。
焦耳定律
2.防止：散熱風扇等
1.應用：電熨斗、電飯鍋等
課堂小結
1.下列用電器工作時，將電能全部轉化為內能的是（　　）
A．電風扇 B．電水壺 C．電視機 D．電動車
B
2.現有甲、乙兩個電爐子，已知電爐電阻R1＞R2，分別接入電源電壓220V的電路中，相同時間內它們發熱情況是 （ ）
A．甲放熱多 B．乙放熱多
C．同樣多 D．無法判斷
B
當堂檢測
3.如圖所示是電熱吹風機的內部電路原理圖，電熱吹風機由一個電動機和一個電熱絲并聯組成。電動機中有電流通過時會有風吹出，電熱絲中有電流通過時會有熱量產生。當開關 S1、S2 都閉合，二者都正常工作，下列說法正確的是（　　）
A．電動機和電熱絲在相同時間內產生的熱量相同
B．電動機和電熱絲在相同時間內消耗的電能相同
C．電動機和電熱絲消耗的電功率相同
D．電動機消耗的電能大部分轉化為機械能，少部分轉化為內能
D
4.某電動機上標有“220V,2A”它的線圈電阻為5 ，當它正常工作一分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產生的熱量為多少？如沒有其他能量的損失，則得到多少的機械能？
解：消耗的電能為:W總=UIt=220V×2A×60s=26400J
線圈中產生的熱量為：Q=I2Rt=(2A)2×5 ×60s=1200J
得到的機械能為：W機=W總－Q=26400J－1200J=25200J

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