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(共21張PPT)
第十八章 電功率
第4節(jié) 焦耳定律
1.知道什么是電流的熱效應(yīng)；
2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，知道電流的熱效應(yīng)與什么因素有關(guān)，并知道焦耳定律；
3.通過(guò)生活中利用電熱的實(shí)例，知道電熱的利用與危害。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
認(rèn)識(shí)下面的用電器嗎？給它們通電后它們有什么共同特點(diǎn)？
新知導(dǎo)入
什么是電流的熱效應(yīng)
定義：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象，叫做電流的熱效應(yīng)。產(chǎn)生的熱量叫做電熱。
新知學(xué)習(xí)
知識(shí)點(diǎn)一：電流的熱效應(yīng)
電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)？
思考一下
電流
通電時(shí)間
電阻
猜想：電熱可能跟電流、電阻、通電時(shí)間有關(guān)。
實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)電流通過(guò)電阻絲時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量會(huì)使瓶中的空氣溫度升高、體積膨脹，導(dǎo)管里面原來(lái)一樣高的液柱就會(huì)逐漸上升。電流產(chǎn)生的熱量越多，液面就會(huì)上升得越高。
實(shí)驗(yàn)探究：影響電流熱效應(yīng)的因素
實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法
實(shí)驗(yàn)裝置：
實(shí)驗(yàn)一
在通電電流和時(shí)間相同的條件下，研究通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電阻較大的這邊的液柱上升較高；
控制不變的量：I 相同，t 相同；
現(xiàn)象：右邊的液面差大
5 Ω
5 Ω
5 Ω
實(shí)驗(yàn)二
在電阻和通電時(shí)間相同的條件下，研究通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系
控制不變的量：R 相同，t 相同；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電流較大的這邊的液柱上升較高；
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。
現(xiàn)象：右邊的液面差大
5 Ω
5 Ω
5 Ω
實(shí)驗(yàn)三
在電流和電阻相同的條件下，研究通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟時(shí)間的關(guān)系
控制不變的量：R 相同，I 相同；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：通電時(shí)間較長(zhǎng)的這邊的液柱上升較高；
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在電流、電阻相同時(shí)，通電時(shí)間長(zhǎng)的電阻產(chǎn)生的熱量多。
5 Ω
現(xiàn)象：液面差越來(lái)越大
在電流、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。
在通電時(shí)間、電阻相同的情況下，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。
在電阻、電流相同的情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多。
實(shí)驗(yàn)總結(jié)
Q的單位：J
I的單位：A
R的單位：Ω
t的單位：s
公式：Q =I2Rt
內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律 。
新知學(xué)習(xí)
知識(shí)點(diǎn)二：焦耳定律
1、當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒(méi)有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)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。
2、當(dāng)電扇工作時(shí)，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：
　W＞Q熱
電能 內(nèi)能+機(jī)械能
想一想：電功（W）和電熱（Q）的關(guān)系
電爐通過(guò)導(dǎo)線接到電路中，流過(guò)導(dǎo)線的電流全部流過(guò)電爐絲，導(dǎo)線中的電流跟電爐絲中的電流相等。但導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電爐絲的電阻。
思考一下
為什么電爐絲熱得發(fā)紅而導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱？
根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同時(shí)間內(nèi)，電爐絲產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)大于導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量，所以電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱。
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
【典例】一根 60 Ω 的電阻絲接在 36 V的電源兩端，在 5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量
答: 在 5 min 內(nèi)共產(chǎn)生 6 480 J 熱量。
解:
I =　 =　　　= 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
電熱的利用
電飯鍋
電熱毯
電熨斗
電熱孵化器
電熱器的優(yōu)點(diǎn)：清潔衛(wèi)生，沒(méi)有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。
利用電流熱效應(yīng)工作的電器叫作電熱器。電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體-電阻絲。
新知學(xué)習(xí)
知識(shí)點(diǎn)三：電熱的利用與防止
電熱的防止
很多情況下我們并不希望用電器的溫度過(guò)高。如：電視機(jī)的后蓋有很多孔，為了通風(fēng)散熱；電腦運(yùn)行時(shí)要用微型風(fēng)扇及時(shí)散熱等等。
缺點(diǎn)：浪費(fèi)電能，電線老化，影響用電器使用壽命。
課堂小結(jié)
1.兩根阻值不等的電熱絲串聯(lián)在電路中，在相等的時(shí)間內(nèi) （ ）
A.消耗的電能一樣多
B.電阻大的電熱絲消耗的電能多
C.電阻小的電熱絲消耗的電能多
D.無(wú)法確定
B
課堂練習(xí)
2．在家庭電路中，導(dǎo)線相互連接處往往比別處更容易發(fā)熱，老化更快。這是因?yàn)? )
A．連接處的電流較大
B．連接處的電流較小
C．連接處的電阻較大
D．連接處的電阻較小
C
3．功率相同的下列四種用電器，分別接入家庭電路中，在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)它們的電流產(chǎn)生的熱量最多的是( )
A．電烙鐵 B．電風(fēng)扇
C．電視機(jī) D．洗衣機(jī)
A
4. 甲、乙兩根電爐絲并聯(lián)在同一電源上，甲爐電阻是乙爐的4倍，通電時(shí)間一樣長(zhǎng)，兩根電爐絲產(chǎn)生的熱量（ ）
A. 甲多些 B. 乙多些
C.一樣多 D.無(wú)法比較
B

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