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第十八章 第４節
焦耳定律
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生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現象產生。請舉例說明。
開動腦筋
電流的熱效應
電流的熱效應的定義
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。
你知道有哪些利用電流的熱效應工作的用電器？
電熨斗
電爐
電飯煲
吹風機
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？電流通過導體時產生熱量的多少跟什么因素有關？
探究電熱的影響因素
提出問題
猜想與假設
電爐絲的材料是鎳鉻合金絲，導線材料是銅。
與導體電阻大小有關
電爐絲通電的時間越長產生的熱量越多。
與通電時間有關
在電路中大功率的電爐產生的熱量更多，通過大功率電爐電流大。
與通過導體的電流有關
猜想：與電阻、電流、時間有關
電流的熱效應與哪些因素有關
猜想：電流的熱效應可能與導體的電阻和電流的大小有關。
實驗1：探究電流的熱效應與電阻的大小有關。
設計實驗
1、當一個物理量被猜測與多個因素有關，應該用 什么方法去研究？
2、在這個實驗中，如何控制通過兩段電阻的電流相同？
3、如何比較兩段電阻絲產生的熱量的多少？
當電流通過電阻絲時，電流產生的熱量就使瓶中的空氣溫度升高、體積膨脹，導管里面原來一樣高的液柱就會逐漸上升。
電流產生的熱量越多，液面就會上升得越高。
實驗中，通過觀察U行管中液面上升高度來比較電流產生的熱量的多少。
實驗結論
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
結論：在通電時間和電流大小相同的情況下，電阻的阻值越大產生的熱量越多。
實驗2：研究電熱與電流關系
I = 2I1
I
A
R = 10 Ω
R = 10 Ω
R = 10 Ω
I1
　　在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產生的熱量越
多。
10 Ω
10 Ω
10 Ω
(3)研究通電時間對產生熱量的影響
要研究通電時間對產生熱量的影響,應該控
制　　　　和 不變,改變 　。 　 　　　　　　　
通電時間
電阻
電流
由生活經驗知道，同一個電熱器（電阻
一定），電流不變時，通電時間越長，產生
的熱量越多。
　　
　　
在電阻相同、通電時間相同的情況下，
通過一個電阻的電流越大，這個電阻產生
的熱量越多。
在電流相同、通電時間相同的情況下，
電阻越大，這個電阻產生的熱量越多。
在電流和電阻都相同的情況下，通電
時間越長，這個電阻產生的熱量越多。
結論：電流通過導體產生的熱量跟 、
、 有關。
電流
電阻
通電時間
焦耳定律
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。
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焦耳定律
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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。
2．公式：
Q = I2Rt
Q——電熱——焦
I —— 電流 ——安
R —— 電阻 ——歐
t —— 時間 ——秒
3．單位：
焦耳（J）
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
I =
U
R
解：
=
36V
60Ω
= 0.6A
Q = I2Rt
= (0.6A)2×60W×300s
= 6480J
已知電阻R、電壓U、時間t，求產生的熱量Q；求熱量則利用公式Q = I2Rt ，而I未知，則先利用I = 求I
U
R
例題
想想議議:
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，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多。二者似乎矛盾，這是怎么回事
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，兩者并不矛盾。所以我們在應用公式時應該特別注意條件。
小明在一次野炊活動中，將中間剪得較窄的口香糖錫箔紙（可看做導體）接在干電池正負兩極上，如圖所示，錫箔紙較窄處最先燃燒。這是因為較窄處 （ 　）
A．電阻較大
B．電流較大
C．電壓較小
D．電功率較小
A
例題
導體越細，電阻越大
串聯電路中各處電流相等
較窄處電阻大，電壓較大
較窄處電壓大，電功率較大
電熱的利用：
電熱水器、電飯鍋、電熨斗、電孵化器等等。
電熱的利用和防止
生活中電熱的利用：
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。
　　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。
電熱的危害
電熱的防止
電腦中的CPU在工作時要產生熱,如果過熱就會損壞芯片,所以要在芯片上加裝散熱片和風扇.　
一、電流的熱效應
定義：電流通過導體時，電能轉化成內能，這種現象叫做電流的熱效應。
二、焦耳定律
表述：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體電阻成正比，跟通電時間成正比。
公式：Q = I 2 R t
三、電熱的利用和防止
1．利用：電暖氣、電烤箱、電熨斗。
2．防止：散熱窗、散熱扇。
1）純電阻電路：
2）非純電阻電路：
一、電流的熱效應
定義：電流通過導體時，電能轉化成內能，這種現象叫做電流的熱效應。
二、焦耳定律
表述：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體電阻成正比，跟通電時間成正比。
公式：Q = I 2 R t
三、電熱的利用和防止
1．利用：電暖氣、電烤箱、電熨斗。
2．防止：散熱窗、散熱扇。
1．將兩根火柴分別放在串聯的兩根電熱絲R1和R2上，若R1=5 Ω >R2，通電后問那根火柴先被點燃 （ ）
A. R1在上的火柴
B. 在R2上的火柴
C. 同時點燃
D. 無法確定
2．要使電熱器在單位時間內放出的熱量減少一半，則應使 （ ）
A. 通過它的電流減小一半
B. 它兩端的電壓減小一半
C. 它的電阻減小一半
D. 電壓和電阻均減小一半
練習
A
C
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
　　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
答: 在 5 min 內共產生 6 480 J 熱量。
解:
I =　 =　　　= 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω

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