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(共20張PPT)
第4節 焦耳定律
第十五章 電能與電功率
課程目標
1.了解焦耳定律，用焦耳定律說明生產、生活中的一些現象。
2.知道電流的熱效應及其在實際中的應用與控制。
3.通過實驗，探究通電導體放出的熱量與哪些因素有關。在設計實驗的過程中運用控制變量法和轉換法。
生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現象產生。
請舉例說明。
電烙鐵
電流的熱效應
一
電流通過導體時電能轉化成內能，這個現象叫做電流的熱效應 。
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
想想議議
猜想：產生的熱量可能跟電流、電阻、通電時間有關。
轉化法
控制變量法
通電導體產生的熱量多少跟什么因素有關
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
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。
實驗1：研究電熱與電阻關系
R1 =5Ω
R2=10Ω
甲
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。
實驗2：研究電熱與電流關系
R1 = 5 Ω
A
R1
R’
S
P
R1 = 5 Ω
t = 60 s
R1 = 5 Ω
t = 60 s
不足？
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
t = 60 s
R1 = 5 Ω
R1 = 5 Ω
t = 120 s
實驗3：研究電熱與通電時間關系
在電流相同、電阻相同的情況下，
通電時間越長，電阻產生的熱量越多。
通電導體產生的熱量(電熱)與導體的電阻、導體中的電流和通電時間的關系。
結論：
　　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(電熱)與電流、電阻和通電時間的關系。
焦 耳
焦耳簡介
　　1．內容：
電流通過導體產生的熱量跟電流的平方
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

　　3．單位：焦耳（J）
焦耳定律
二
　　1．在純電阻電路中（如：電暖器，電飯鍋，電爐等），當電流通過導體時，電能全部轉化為內能，而沒有同時轉化成其他形式的能量，這樣電流產生的熱量Q 就等于消耗的電能W，即
　　Q = W = UIt = I2Rt = Pt =　　
　　2．在非純電阻電路中，如當電扇工作時，消耗的電能主要轉化為電機的機械能：
W ＞Q
電能 內能+機械能
只能用Q=I2Rt（焦耳定律）來計算電熱
三、電能和電熱關系
想一想
P=
w
t
W=Pt
P=UI
}
Q = W
I=
U
R
U=IR
}
P=I2R
Q = I2Rt
怎樣用電功率公式推導焦耳定律？
W = I2Rt
}
Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6480 J
　　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
答: 在 5 min 內共產生 6480 J 熱量。
解:
I =　 =　　　= 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
例2：有一電動機，它正常工作時的電阻為5Ω，電流為5A，正常工作的電壓為220V，通電10min，電動機消耗的電能為多少？產生的熱量為多少？有多少電能轉化為機械能？
解：消耗的電能：
W= UIt =220V×5A×600s=6.6×105J
電熱Q = I2Rt =(5A)2×5Ω×600s=7.5×104J
轉化為的機械能：
E機=W－Q=6.6×105J －7.5×104J
=5.85×105J
答：電動機消耗的電能為6.6×105焦,產生的熱量為7.5×104焦，有5.85×105焦電能轉化為機械能。
（一）電熱的利用
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。
四、電熱的利用和防止
1.原理：利用電流的熱效應來工作的。
2.核心部分：發熱體，它是有電阻率大，熔點高的材料制成的
3.電熱器的電熱和電功的關系
因為電熱器中消耗的電能只用來發熱，所以
電熱Q=電功W
電熱器
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。
（二）電熱的防止
課堂小結
焦耳定律的實驗和內容
電熱的利用和防止

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