資源簡介

(共26張PPT)
第十五章 電能與電功率
第4節 探究焦耳定律
學習目標
1.通過實驗探究，知道通電導體放出的熱量與哪些因素有關。
2.知道什么是焦耳定律。
3.知道電流的熱效應在實際中的應用與控制。
小唯的媽媽出門前囑咐他好好寫作業，不要看電視。媽媽回來時看到他在認真學習，很高興，可是用手一摸電視的后背就發現，小唯剛看過電視。你知道小唯媽媽是根據什么判斷的嗎？
新知導入
你有類似的經歷嗎，這個故事對你有什么啟示？
生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現象產生。
生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現象產生。
電流通過導體，導體會發熱的現象，叫做電流的熱效應。
電流通過導體時電能轉化成內能。
新知學習
01 電流的熱效應
生活中利用電流熱效應的用電器
猜想假設
1.電熱水壺把水燒開需要一段時間，說明什么？
通電導體產生的熱量與通電時間有關，時間越長，產生的熱量越多
2.電爐絲和導線串聯接入電路，通過電爐絲和導線的電流相同，為什么電爐絲熱得發紅，而導線卻幾乎不發熱？
通電導體產生的熱量可能與導體的電阻大小有關
3.電路發生短路時，電流很大，可能會引起火災？
通電導體產生的熱量可能還與電流的大小有關
02 通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
怎樣判斷電流通過導體時產生熱量的多少
思考
方案一：給密閉容器內的空氣加熱，通過觀察U形管中液柱的高度差來比較導體產生熱量的多少。
電熱
液面高度差
轉換法
實驗裝置
電流產生的熱量(Q放)
熱傳遞
盒內空氣吸收
的熱量(Q吸)
熱膨脹
增大的體積
液面的高度差
轉 換
方案二：利用電熱器加熱質量相同的同種液體，通過液體溫度升高的情況，判斷通電導體產生熱量的多少
電流產生的
熱量(Q放)
熱傳遞
瓶內液體吸收
的熱量(Q吸)
熱膨脹
液體升高的溫度
溫度計的溫度差
轉 換
電熱
液體溫度差
轉換法
如果選用方案二，對于液體的選取有什么要求 為什么？
因為比熱容越小，吸收同樣熱量時，液體溫度上升得快，實
驗現象越明顯。
選用比熱容較小的液體 (如煤油 )
進行實驗
實驗結論
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。
設計實驗：電流通過導體產生熱量與電流的關系
I
A
R =10Ω
R = 10Ω
R =10Ω
I1
電路圖
實驗器材
保持電阻、通電時間相同
控制變量法
觀察U型管中液面高度的變化
轉換法
注意：右側U型管中液面高度的變化是由右側密封在容器內的電阻絲引起的。
進行實驗
實驗結論
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、電阻相同的情況下，通電時間越長，這個電阻產生的熱量越多。
進行實驗：電流通過導體產生熱量與通電時間的關系
實驗結論
1.內容： 電流流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。
3.單位：
2.公式：
Q = I2Rt
Ω
J
A
s
03 焦耳定律
想一想
焦耳定律是在實驗的基礎上總結出來的，你能用電功率的公式把
它推導出來嗎？
Q=W
=UIt
I=
U
R
U=IR
=I2Rt
歸納與小結
非純電阻電路：W總＞Q (W總＝UIt =W外＋Q)
純電阻電路：W總=Q=Pt=UIt= t=I2Rt
U2
R
焦耳定律適用于任何用電器的熱量計算，對只存在電
流熱效應的電路也可用 Q =W = UIt = Pt = t 來計算熱量。
U2
R
電熱的計算：Q=I2Rt
1.電熱的應用
利用電熱孵化器孵小雞
利用電熱蒸熟米飯
04 電流熱效應的應用與控制
利用電熱熨燙衣服
　 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。
利用電熱使水升溫
2.電熱的控制
　　很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：電腦運行時要用微型風扇及時散熱;電視機的后蓋有很多孔等等。
探究焦耳定律
課堂小結
電流的熱效應
1.現象：電流通過導體時電能轉化成內能
2.實驗：探究通電導體放出的熱量跟哪些因素有關
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。
2.公式： Q = I2Rt
電熱的應用和控制
1.應用：電熨斗、電飯鍋等
2.防止：散熱風扇等
課堂練習
1.下列用電器工作時，將電能全部轉化為內能的是（　　）
A．電風扇 B．電水壺 C．電視機 D．電動車
B
2.如圖是“探究電流通過導體產生的熱量與導體電阻間關系”的實驗裝置，兩個透明容器中封閉著等量的空氣，電路正確連接后，通電進行實驗過程中，下列說法正確的是（　　）
A．左邊容器電阻絲中的電流比右邊容器電阻絲中的電流大
B．U形管中液面高度的變化反映電阻絲產生熱量的多少
C．要保持兩個電阻絲兩端電壓相等
D．通電時間相同，兩個容器中空氣吸收的熱量相同
B
3．在“探究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關”的實驗中，某同學采用了如圖甲、乙所示的實驗裝置（兩個透明容器中封閉著等量的空氣）。下列說法正確的是（　　）
①U形管中液面高度變化主要是由液體熱脹冷縮引起的
②圖甲裝置能探究電流通過導體產生的熱量與電阻的關系
③圖乙實驗過程中右邊透明容器中電阻絲阻值應該等于10Ω
④用圖甲中的實驗結論能解釋“電爐絲熱得發紅而與電爐絲相連的導線幾乎不發熱”的現象
A．①② B．②③
C．②④ D．③④
C
4.如圖所示是“探究電流通過導體產生的熱量與電阻大小關系”的實驗，實驗過程中要控制________和通電時間相同，通過比較U形管中_____________，來判斷導體產生熱量的多少。實驗中電源電壓保持不變，為了讓導體產生更多熱量，使實驗現象更明顯，R1、R2應選擇阻值為______________（選填“5Ω和10Ω”或“10Ω和20Ω”）的兩個電阻完成實驗。
電流
液面高度差
5Ω和10Ω
解:
5.一根60Ω的電阻絲接在 36 V 的電源兩端，在 5 min內共產生多少熱量
Q = I Rt
=(0.6 A) ×60W×300s
= 6480 J
答: 在 5min 內共產生 6480J 熱量。
I=
U
R
=
36V
60Ω
=0.6A
6.某電熱器接在220V的電源上，其電阻是100Ω，則通電8min能產
生多少熱量？
解：
I=
U
R
=
220V
100Ω
=2.2A
8min=480s
Q = I2Rt
=(2.2A)2×100Ω×480s=2.3232×105J
=
U2
R
t
或
Q =I2Rt
=
(220V)2
100Ω
×480s
=2.3232×105J

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