人教版物理九年级下册 18.4 焦耳定律第2课时 电功率的计算课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
第十八章 电功率
人教版·九年级下册
18.4 焦耳定律
第1课时 焦耳定律
知识与技能
1.知道电流的热效应.
2.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用.
重点
电流的热效应跟电阻、电流和时间的关系的探究.
重点
组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确的结论.
生活中电的热现象
　　生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
电取暖器
热得快
电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
知识点1
电流的热效应
实验1：研究电热与电阻关系
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关
阻值大小
电流大小
通电时间
电流通过导体时产生热的多少与时间的关系
在阻值和电流不变的情况下，通电时间越长电流产生的热量越多。
结论：
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
电流通过导体时产生热的多少与电阻大小的关系
在通电时间和电流大小相同的情况下，电阻的阻值越大产生的热量越多。
结论：
电流通过导体时产生热的多少与电流大小的关系
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过电阻的电流越大产生的热量越多。
结论：
　　焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
焦 耳
知识点2
焦耳定律
焦耳（J）
Q=W
W=UIt
U=IR
Q=I2Rt
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
焦耳定律
公式
Q = I2Rt
单位
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t来计算热量.
纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt
非纯电阻电路：W总＞Q (W总＝UIt =W外＋Q)
注意：
知识拓展：两类用电器
（1）纯电阻用电器：电流通过导体时将电能全部转化为热能的用电器，如电饭煲、电炉等单纯用来加热的用电器.
（2）非纯电阻用电器：电流通过导体时只有部分电能转化为热能的用电器，如电风扇、电视机等用电器在工作时，除部分电能转化为热能外，大部分电能会转化成其他形式的能.
知识点3
纯电阻电路中利用 Q = t 求电热
U2
R
　　1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
　　Q = W = UIt = I2Rt
　　如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
　　2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
W ≥ Q热
电能 内能+机械能
【例1】冬天，王刚同学使用电热毯时发现电热毯有高温挡和低温挡，于是他设计了电热毯的模拟电路图甲和图乙（电热丝相当于电热毯内部发热电阻）。
（1）图甲中有定值电阻R1（置于电热毯外部），电热丝R2，请说明要使电热毯处于低温挡，开关S1、S2应处于什么状态？并写出低温挡时电热毯发热电功率的表达式.
分析：所谓“挡位”问题，通常是在电压不变的情况下，通过改变电路电阻，从而改变用电器的电功率，所以常用公式P=U2/R来判定，R越大，P越小，是低挡位；R越小，P越大，是高挡位.
解：（1）S1闭合，S2断开；低温挡时电热毯的发热功率：
（2）图乙中有两根电热丝R2、R3，请说明要使电热毯处于高温挡，开关S1、S2应处于什么状态？并写出高温挡时电热毯发热电功率的表达式.
（2）S1、S2均闭合；
高温挡时电热毯的发热电功率：
（3）请指出你认为其中较好的电路，并说明理由.
较好的电路是乙，因为在甲电路中，R1置于电热毯外部，低温挡时R1要发热，浪费电能.
想想议议
　　额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事
答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
课堂小结
本节课我们学习了电热产生的原因，影响电热产生多少的因素，焦耳定律，以及纯电阻电路中电热的计算等知识.实验设计时我们一定要有控制变量的思想，在说明一个物理量与另一个物理量之间关系时，一定要强调其条件，是在什么量不变的情况下才有这样的关系，使自己的叙述更加严密。
1.某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，1min产生多少焦耳的热量？
解:产生的热量Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×60s=480J.
2.一只额定功率是450W的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？
解:每分钟产生热量
Q=W=Pt=450W×1×60s=2.7×104J.
3.一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10min产生多少热量？
解:额定功率
产生的热量Q=W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J
巩固提高
1、某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5 ，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？
解：消耗的电能为:W总=UIt=220V×2A×60S=26400J
线圈中产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)2×5 ×60S=120J
得到的机械能为：W机=W总－Q=26400J－120J=25200J
共产生热量Q = I2Rt=(0.6 A)2×60 W×300 s= 6 480 J
2、一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量
解:
电流 I =　 = 　　　= 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω