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第十八章 電功率
第四節(jié) 焦耳定律
新知探究
一、電流的熱效應(yīng)
生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象發(fā)生。
電取暖器
熱得快
視頻播放：電流的熱效應(yīng)
電飯煲
電熱杯
熱水器
1.定義：電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成熱能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。
2.實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為熱能
3.電熱：電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱。用Q表示,單位焦耳（J）。
二、探究：電流的熱效應(yīng)與什么因素有關(guān)
提出問題：
電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？
那么，電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)？
猜想假設(shè)：
猜想一：電阻絲產(chǎn)生的熱量同通電時(shí)間有關(guān)。
猜想二：導(dǎo)體通電時(shí)產(chǎn)生的熱量多少與導(dǎo)體的電阻大小有關(guān)。
猜想三：電阻絲產(chǎn)生的熱量同電流有關(guān)。
實(shí)驗(yàn)方法：
（1）控制變量法。兩個(gè)透明容器中密閉的空氣要求_____和_____都相同；
質(zhì)量
初溫
（2）轉(zhuǎn)換法。由于電流通過用電器所產(chǎn)生熱量的大小不易直接進(jìn)行觀察比較，實(shí)驗(yàn)中通過_____________來比較產(chǎn)生的電熱的多少。這里應(yīng)用到的物理方法是_______。
液柱的高度差
轉(zhuǎn)換法
控制變量法、轉(zhuǎn)換法
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證假設(shè)：
（1）探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系
在研究通電時(shí)間對(duì)產(chǎn)生熱量多少的影響時(shí)，應(yīng)該控制電流和電阻不變。
實(shí)驗(yàn)表明，在阻值和電流不變時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越多。
（2）探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系
在研究電阻對(duì)產(chǎn)生熱量多少的影響時(shí)，應(yīng)該控制__________和電流不變，則可以讓兩個(gè)阻值不同的電阻______（串聯(lián)／并聯(lián)）后接入電路。
通電時(shí)間
串聯(lián)
探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)表明，在電流和通電時(shí)間相同的條件下，電阻阻值越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。
（3）探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系
在研究電流對(duì)產(chǎn)生熱量多少的影響時(shí)，應(yīng)該控制__________和電阻阻值不變，則可以讓兩個(gè)阻值相同的電阻_____（串聯(lián)／并聯(lián)）后再與另一阻值相同的電阻_____（串聯(lián)／并聯(lián)）接入電路。
通電時(shí)間
并聯(lián)
串聯(lián)
探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)表明，在電阻大小和通電時(shí)間相同的條件下，電流越大，產(chǎn)生的熱量就越多。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
結(jié)論1：在通電電流和電阻相同的條件下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越多。
結(jié)論2：在通電電流和通電時(shí)間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。
結(jié)論3：在電阻和通電時(shí)間相同的條件下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。
三、焦耳定律
焦耳（1818—1889），英國物理學(xué)家。用近40年的時(shí)間做了400多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實(shí)驗(yàn)，于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。
電流通過導(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。
如果熱量用Q表示，電流用I表示，電阻用R表示，通電時(shí)間用t表示，則焦耳定律為:
公式中的Q、I、R、t的
單位分別為J、A、Ω、s 。
電流流過純電阻電器（如電爐、電烙鐵、電熨斗等）時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，那么電流產(chǎn)生的熱量 Q 就等于消耗的電能 W 。
根據(jù)歐姆定律 ，代入得:
對(duì)于純電阻電器，電流產(chǎn)生的熱量除了可用公式： 計(jì)算，還可以用下面公式進(jìn)行計(jì)算：
對(duì)于非純電阻電器（如電吹風(fēng)等），Q＜W ,電流產(chǎn)生的熱量只能用公式： 來計(jì)算。
思考
電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？
因?yàn)殡娋€和電爐串聯(lián)，通過它們的電流，通電時(shí)間是一樣的，而電爐的電阻比電線的電阻大的多，所以根據(jù)焦耳定律 可知，在相同時(shí)間內(nèi)電流通過電爐產(chǎn)生的熱量比通過電線產(chǎn)生的熱量大，因此電爐熱而電線卻不熱。
例題講解
【例1】一根60Ω的電阻絲接在36V的電源兩端，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？
【例2】一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2Ω，線圈中的電流為10A，若這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1min，求：
（1）消耗的電能W。
（2）產(chǎn)生的熱量Q。
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(yōu)點(diǎn): 清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。
2.電熱的危害
很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。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。
電熱的利用和防止
電熨斗
電視機(jī)散熱孔
電腦主板風(fēng)扇
筆記本散熱孔
取暖器
電飯鍋
電動(dòng)機(jī)外殼做成凹凸?fàn)?br/>★★電熱利用:
★★電熱防止:
電熨斗
電視機(jī)散熱孔
電腦主板風(fēng)扇
筆記本散熱孔
取暖器
電飯鍋
電動(dòng)機(jī)外殼做成凹凸?fàn)?br/>課堂小結(jié)
1.焦耳定律:電流通過導(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。
Q=I2Rt
3.電熱的利用和防止
2.電熱的計(jì)算
（1）純電阻電路：Q=W=I2Rt=Pt=UIt=U2t/R
（2）非純電阻電路：Q ＜W Q = I2Rt
課堂練習(xí)
1.下列用電器中，利用電流的熱效應(yīng)的是（ ）
A．電風(fēng)扇 B．電飯鍋 C．電視機(jī) D．電動(dòng)機(jī)
B
2.下列各用電器均標(biāo)有“220V 60w”字樣，它們正常工作相同的時(shí)間發(fā)熱最多的用電器是（ ）
A．電視機(jī) B．電風(fēng)扇 C．電熱毯 D．電燈
C
3.當(dāng)溫度降到很低時(shí)，某些金屬導(dǎo)體的電阻會(huì)突然消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象。假如所有導(dǎo)體都沒有了電阻，當(dāng)用電器通電時(shí)，下列說法正確的是（ ）
A．白熾燈仍然能發(fā)光 B．電動(dòng)機(jī)仍然能轉(zhuǎn)動(dòng)
C．電飯鍋仍然能煮飯 D．電熨斗能熨燙衣服
B
4.將兩根火柴分別放在串聯(lián)的兩根電熱絲R1和R2上，若R1＞R2，通電后問那根火柴先被點(diǎn)燃（ ）
A．R1在上的火柴 B．同時(shí)點(diǎn)燃
C．在R2上的火柴 D．電熨斗能熨燙衣服
A
5.將兩根火柴分別放在并聯(lián)的兩根電熱絲R1和R2上，若R1＞R2，通電后問那根火柴先被點(diǎn)燃（ ）
A．R1在上的火柴 B．同時(shí)點(diǎn)燃
C．在R2上的火柴 D．電熨斗能熨燙衣服
C
6.把一臺(tái)電動(dòng)機(jī)接入電壓為220V的電路中，通過電動(dòng)機(jī)的電流為5A，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為2Ω，1min電動(dòng)機(jī)消耗的電能為多少？通過線圈的電流產(chǎn)生的熱量為多少？
7.一只電烙鐵的額定電壓是220V，在額定電壓下工作時(shí)的電阻是1210Ω，它的額定功率有多大？在額定電壓下通電10min產(chǎn)生多少熱量？
8.某校師生自制了一臺(tái)電烘箱。電烘箱的電阻絲通過5A的電流時(shí)，每分鐘可產(chǎn)生6.6×104J的熱量。求這臺(tái)電烘箱的電功率和電阻絲工作時(shí)的電阻？
謝謝聆聽

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