第十八章_第4節(jié)焦耳定律.ppt

1、焦耳定律,第十八章 第節(jié),生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。請舉例說明。,它們的共同特征是什么？,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。,一、電流的熱效應(yīng),電流的三大效應(yīng),1.電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象,2.電流的化學(xué)效應(yīng)：電流通過導(dǎo)電的液體會(huì)使液體發(fā)生化學(xué)變化，產(chǎn)生新的物質(zhì)的現(xiàn)象。在化學(xué)課中已學(xué)過，如水的組成與分解。,3.電流的磁效應(yīng)：通電導(dǎo)線周圍存在磁場，即電能生磁。（在后面第20章中學(xué)習(xí)）,這節(jié)我們學(xué)習(xí)電流的熱效應(yīng)焦耳定律,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? 電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什

2、么因素有關(guān)?,想想議議,電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)?,演示實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置,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)中怎樣將它變?yōu)楸阌谥苯佑^察比較的現(xiàn)象呢？,轉(zhuǎn)換法,想一想 議一議,U型管連接的容器加熱后，溫度升高，氣體膨脹，壓力變大，液面升高。,猜想四:.,現(xiàn)象一：電爐絲通電能產(chǎn)生熱，不通電不產(chǎn)生熱。,猜想二：電阻絲產(chǎn)生的熱量同通電時(shí)間有關(guān)。,猜想三：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)。,現(xiàn)象二：電阻絲通電的時(shí)間越長產(chǎn)生的熱量越多。,事實(shí)：電阻絲的材料是鎳鉻合金絲，導(dǎo)線材 料是銅、鋁。,猜想一：電阻絲產(chǎn)生的熱量同電流有關(guān),目標(biāo)：在電流相同、電阻不同

3、時(shí)，產(chǎn)生電熱的效果如何呢？ 思考： 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，怎樣保證電流等大？ 用什么儀器反映產(chǎn)生熱量的多少？,【演示實(shí)驗(yàn)1】,想一想 議一議,電阻串聯(lián)時(shí)電流相同。 U型管連接的容器加熱后，溫度升高，氣體膨脹，壓力變大，液面升高。,實(shí)驗(yàn)1：研究電熱與電阻關(guān)系,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。,思考： 此時(shí)，哪個(gè)電流小？為什么？ 并聯(lián)分流的電阻為什么要放在盒子外面?,讓相同的電阻，流過不同的電流，看效果會(huì)如何呢？,【演示實(shí)驗(yàn)2】,實(shí)驗(yàn)2：研究電熱與電流關(guān)系,在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。,焦耳（James Prescot

4、t Joule，18181889），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。,焦 耳,1內(nèi)容：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。 2公式：Q = I2Rt 3單位：焦耳（J）,二、焦耳定律,Q = I2Rt =(0.6 A)260 W300 s = 6 480 J,一根 60 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:,例題,1在純電阻

5、電路中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時(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在非純電阻電路中，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：,WQ熱,三、電能和電熱關(guān)系,此時(shí)，只能用Q=I2Rt（焦耳定律）來計(jì)算電熱,為什么用導(dǎo)線連接的電爐子通電后，電爐絲很快發(fā)紅發(fā)熱，而導(dǎo)線卻不熱？,因?qū)Ь€電阻很?。?.010.001），而電爐電阻很大（幾十、幾百歐姆），導(dǎo)線和電爐絲是串聯(lián)接入電路的，通過電爐絲和導(dǎo)線的電流I相同，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt,在相同時(shí)間t內(nèi)導(dǎo)線產(chǎn)生熱比電爐

6、絲產(chǎn)生的熱少的多，所以電爐絲很快發(fā)紅發(fā)熱，而導(dǎo)線卻不熱。,【問題思考1】,額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事？,【問題思考2】,答：二者并不矛盾。根據(jù)電功率公式P=UI和歐姆定律I=U/R,可得P=U2/R,所以當(dāng)電壓一定時(shí)，電阻越小，發(fā)熱功率越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，如在并聯(lián)電路中，發(fā)熱功率和電阻成反比。按照焦耳定律Q=I2Rt,當(dāng)電流相同時(shí)，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，如在串聯(lián)電路中，發(fā)熱功率和電阻成正比。前者是電壓相同，后者是電流相同，條件不同，所以二者并不矛盾。,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。,四、電熱的利用和防止,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。,2電熱的危害,問題思考3. 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工