資源簡介

(共33張PPT)
第三節 焦耳定律
第十七章 電流做功與電功率
點擊下方圖片觀看視頻
——女兒偷看電視爸爸是如何發現的
周末，爸爸出門前囑咐女兒好好寫作業，不要看電視。爸爸回來時看到女兒在認真寫作業，電視機也沒打開，很高興。可是 _____________________后立刻就發現，女兒剛看過電視。
用手一摸電視機后蓋
觀察思考
生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現象產生。
誰知道他爸爸是根據什么道理判定的嗎？
這些常見家用電器的共同特點？
電烤箱
電烙鐵
電熱水壺
一、電流的熱效應
觀察思考
電流的熱效應
電流通過導體時電能轉化為內能的現象叫做電流的熱效應。
說明
（1）利用電流的熱效應工作的電器叫做電熱器。
（2）電熱器的主要組成部分是發熱體，發熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上制成的。
電油炸鍋
電飯煲
電熨斗
生活中利用電流熱效應的用電器
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
提出問題
做中學
電流產生的熱量與哪些因素有關
（2）同一電熱器，通電時間越長，發熱越多。
（3）電熱絲熱的發紅，而導線卻幾乎不發熱。
（1）電熱器通電發熱，不通電不發熱。
結合生活經驗，猜想電流產生熱量的影響因素。
可能與電流有關，I 越大，Q越大
可能與時間有關，t 越大，Q越大
可能與電阻有關，R越大，Q越大
猜想與假設
控制電流I、時間t相同:研究電阻R變化→ 對電熱Q的影響
控制電阻R、時間t相同:研究電流I變化→對電熱Q的影響
控制電阻R、電流I相同:研究時間t變化→對電熱Q的影響
控
制
變
量
法
探究實驗用什么物理方法？
思考
電流通過導體產熱,其中所產生的熱量既看不見也摸不著，如何測量呢？
既看不見也摸不著的科學量
既看得見也能測量的科學量
轉換
轉換
讓電流產生的熱量被煤油吸收，通過觀察煤油的溫度變化（觀察溫度計示數的變化）來測量。
思考
實驗結論：在電流、電阻相同時，通電時間長的產生的熱量多。
探究一：電流產生的熱量與通電時間是否有關
實驗結論：在通電時間、電阻相同時，電流越大的產生的熱量多。
探究二：電流產生的熱量與電流大小是否有關
實驗結論：在電流、通電時間相同時，阻值大的電阻產生的熱量多。
探究三：電流產生的熱量與電阻大小是否有關
點擊下方圖片觀看視頻
——探究：電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關
（1）當電流和電阻一定時，通電時間越長，產生的熱量越多。
（2）當電阻和通電時間一定時，電流越大，產生的熱量越多。
（3）當電流和通電時間一定時，電阻越大，產生的熱量越多。
歸納小結
本實驗中為什么選用煤油而不用水？
因為煤油的比熱容小，在相同情況下，煤油的溫度變化大，便于觀察。
思考
下列家用電器中，利用電流熱效應工作的是(　　)
A．電腦 B．電風扇 C．電熨斗 D．洗衣機
C
練一練
為了探究影響電流產生熱量的因素,實驗室準備了兩個相同的燒瓶(內裝質量相等的煤油),兩支帶有橡皮塞的粗細均勻的相同溫度計,四根不同阻值(R1>R2、R3=R4)的電阻絲,以及相同的滑動變阻器、開關、導線、電源等。兩個實驗小組根據提供的實驗器材,分別設計了如圖所示的兩個方案。
練一練
(1)甲方案可探究電流和通電時間一定時,電流產生的熱量跟________的關系。
(2)乙方案可探究________和通電時間一定時,電流產生的熱量跟________的關系。
(3)電阻在一定時間內產生的熱量是通過燒瓶中煤油_____________的多少反映出來的,這種研究問題的物理方法叫做__________ 。
電阻
電阻
電流
溫度升高
轉換法
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。
二、焦耳定律
（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。
Q = I R t
熱量 電流 電阻 時間
J A Ω s
（2）公式：
（3）意義：
（4）單位：
焦耳定律
焦耳定律的理解
(1)焦耳定律Q=I2Rt是由實驗總結出來的,只要有電流通過導體，都可以用它來計算導體所產生的熱量。
(2)只有在電流、通電時間一定時,電流通過導體產生的熱量跟電阻的大小成正比的結論才成立。
(3)公式中各物理量都是對同一段電路或同一導體而言的，也是對應于同一狀態的；公式中的電流I的單位用安(A),電阻R的單位用歐(Ω) ,通電時間t的單位用秒(s),這樣熱量Q的單位才是焦(J)。
焦耳定律的理解
(4)只有在電能全部轉化為內能的電路中,消耗的電能才等于電熱，即W=Q。
(5)若消耗的電能中只有一部分轉化為內能,而其他的電能轉化成了電熱之外的其他形式的能量,此時W>Q。如電流通過電動機時,電流做功,大部分電能轉化成了機械能,只有一小部分電能轉化成了內能。在電能部分轉化為內能的電路中,消耗的電能用W=Pt=UIt來計算,產生的電熱用Q=I2Rt來計算。
（6）對于純電阻電路，電熱也可用公式 來進行計算。
點擊下方圖片觀看視頻
——焦耳定律的公式推廣及簡單計算
電熱與電功的關系
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 (如：電暖器，電飯鍋，電爐子等) ，此時：Q = W = Pt = UIt =
當電扇工作時，消耗的電能主要轉化為電機的機械能：
電能 內能+機械能 W＞Q熱
燈泡接入電路中時，燈泡和電線流過相同的電流，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。這是為什么
燈泡的電阻比電線的電阻大得多，產生的熱量更多。
思考
電路負荷過大有什么危險？為什么？
電路負荷過大時，使電路中電流增大，按Q=I2Rt 計算，容易引起線路發熱，甚至燒毀線路。
思考
假如在照明電路中接入大功率的電爐，電線將顯著發熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災。這又是為什么？
大功率用電器的電流過大，引起導線發熱過多。
思考
顯然，我們希望熱量更多地集中在電爐的發熱體上，而不是與電爐相連的導線上。根據今天所學的焦耳定律Q=I2Rt ，你對發熱體和導線的材料有何建議？
發熱體：電阻率大、熔點高
導線：電阻率小、熔點高
思考
電流熱效應的控制（防護）
上面這些東西里都裝有散熱裝置，你知道它們是怎樣散熱的嗎？你還知道哪些電器采取了散熱措施？安裝了什么樣的散熱裝置？
散熱片
散熱風扇
散熱窗
思考
某直流電動機線圈的電阻是1.5 Ω，把它接在穩壓電源上，閉合開關，電動機正常工作，通過線圈的電流是2 A，在20 s內電動機所做的機械功是1080 J。試求：
(1)這段時間內，電流通過線圈產生的熱量是多少。
(2)這段時間內，電流通過電動機做的功是多少，電源電壓是多少。
(3)如果在工作過程中，電動機因故障卡住無法轉動，此時電動機中的電流是多少。
練一練
焦耳定律
電流的熱效應
電流產生熱量
的影響因素
電流大小
電阻大小
通電時間
焦耳定律：Q=I2Rt
課堂小結

展開更多......

收起↑