資源簡介

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第十八章 電功率
第3節 焦耳定律
1.知道電流的熱效應。
2.通過實驗探究，知道電流的熱效應與什么因素有關，并知道焦耳定律。
3.通過生活中利用電熱的實例，知道電熱的利用與危害。
學習目標
你知道發光小燈泡燈絲發熱的原因嗎？
新課導入
電烤箱
電取暖器
電熱水器
電流通過燈泡的燈絲時，燈絲變得灼熱而發光，這種電能轉化為內能的現象叫做電流的熱效應。
利用電流的熱效應工作的電器叫作電熱器。
新知學習
知識點一：電流的熱效應
1、導線和電熨斗串聯，一段時間后電熨斗很熱而導線不熱
2、在照明電路中接入大功率電爐，電線將顯著發熱，可能燒壞絕緣皮，甚至引起火災
3、風扇使用較長時間后內部被燒毀
電流的熱效應與哪些因素有關？
電阻 R
電流 I
時間t
實驗探究：影響電流熱效應的因素
【猜想】
研究電流的熱效應跟哪些因素有關
當電流通過電阻絲時，電流產生的熱量就使密封容器中的空氣溫度升高、體積膨脹，U型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。我們可以通過管中液面上升的高度比較電流產生的熱量。
控制變量法、轉換法
【實驗目的】
【實驗方法】
【實驗原理】
要點提示：
（1）轉換法的應用：通過U形管液面高度的變化反映產生電熱的多少。
（2）控制變量法的應用：
①探究電流與通電電流大小的關系，控制電熱絲阻值和通電時間相同，改變通過兩電熱絲的電流大小；
②探究電熱與電阻的關系，控制通過電熱絲的電流和通電時間相同，選擇兩個電阻不同的電熱絲；
③探究電熱與通電時間的關系，控制電熱絲的阻值和通過的電流相同，改變通電時間的長短。
實驗1：研究電熱與電阻關系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
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2：研究電熱與電流關系
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 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。
實驗結論：
電流通過導體時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。
實驗3：電熱與通電時間的關系
在電阻阻值和電流大小相同的條件下，通電時間越長，電阻產生的熱量越 。
多
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，這個規律叫做焦耳定律。
2、公式：Q = I2Rt
3、單位：
I—A R—Ω t—s Q—J
知識點二：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。
焦 耳
電能和電熱的聯系
①當電流通過某些用電器時，電能全部轉化為了內能，電流產生的熱量就等于消耗的電能，即Q＝W。
電能全部轉化為了內能
Q＝W
Q＝I2Rt
W＝UIt
U＝IR
②當電流通過某些用電器時，電能主要轉化為其他形式得能量，
只有少部分轉化為內能，即Q＜W。
W總＝UIt =W機械能+Q熱量
(1)焦耳定律適用于一切電路。
(2)只有在純電阻電路中，消耗的電能完全轉化為內能，即Q＝W，如電烙鐵、電熱毯等。
(3)在非純電阻電路中，電流做的功分為兩部分，即電能轉化為內能和其他形式的能，此時Q＜W，如電動機電路、電池充電等。
【小結】
1.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。
知識點三：電熱的利用和防止
電流通過導體時，使導體只發熱的用電器是利用了電流的熱效應，這類用電器稱為電熱器，而電熱器的主要部分是發熱體。
很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：在各種電器的線路板中，用銅箔或銀箔作導線，可減小導線電阻，避免電器溫度過高;輸電線常采用鋁線或銅線作為芯線，是為了減小電熱造成的能量損耗等等。
2．電熱的防止
1.電流的熱效應：將電能轉化為內能的現象叫做電流的熱效應
2.影響電流熱效應的因素：電流通過導體時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。
3.焦耳定律：Q =I2Rt
焦耳定律
4.電熱的利用與防止
課堂總結
1.在如圖所示的家用電器中，沒有用到電流的熱效應的是(　　)。
B
課堂練習
2.用同種材料制成兩段長度相等、橫截面積不同的圓柱形導體，甲比乙的橫截面積大，如圖所示，將它們串聯在電路中，通電一段時間后，比較甲、乙兩導體升高的溫度，下列判斷正確的是(　　)。
A．甲導體的溫度升高得多；
B．乙導體的溫度升高得多；
C．甲、乙兩導體升高的溫度相同；
D．條件不足，無法判斷
B
3.某校師生自制了一臺電烘箱。電烘箱的電阻絲通過5 A的電流時，每分鐘可產生6.6× l04J的熱量。求這臺電烘箱的電功率和電阻絲工作時的電阻。
由 Q＝I2Rt 得電阻絲工作時的電阻
解：由 Q＝W＝Pt 得電烘箱的電功率
4.在“探究影響電流熱效應的因素”的實驗中，要探究電流熱效應與電流關系，應控制的變量是____________________。如圖所示，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，電源電壓為3 V，則通電10 s電流通過R1、R2產生熱量之比為________。
電阻阻值和通電時間
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