15.4探究焦耳定律 课件 2022-2023学年沪粤版物理九年级上册(共28张PPT)

(共28张PPT)
15.4 焦耳定律
第十五章 电能和电功率
　　生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
电烙铁
　　电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
一、电流的热效应
　　电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热
想想议议
猜想：产生的热量可能跟电流、电阻、通电时间有关。
转化法
控制变量法
通电导体产生的热量多少跟什么因素有关
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
　　在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
实验1：研究电热与电阻关系
R1 =5Ω
R2=10Ω
甲
　　在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
实验2：研究电热与电流关系
R1 = 5 Ω
A
R1
R’
S
P
R1 = 5 Ω
t = 60 s
R1 = 5 Ω
t = 60 s
不足？
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
实验2：研究电热与电流关系
t = 60 s
R1 = 5 Ω
R1 = 5 Ω
t = 120 s
实验3：研究电热与通电时间关系
　　在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，电阻产生的热量越多。
通电导体产生的热量(电热)与导体的电阻、导体中的电流和通电时间的关系。
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(电热)与电流、电阻和通电时间的关系。
焦 耳
焦耳简介
　　1．内容：
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
　　2．公式：Q = I2Rt

　　3．单位：焦耳（J）
二、焦耳定律
　　1．在纯电阻电路中（如：电暖器，电饭锅，电炉等），当电流通过导体时，电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
　　Q = W = UIt = I2Rt = Pt =　　
　　2．在非纯电阻电路中，如当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
W ＞Q
电能 内能+机械能
只能用Q=I2Rt（焦耳定律）来计算电热
三、电能和电热关系
想一想
P=
w
t
W=pt
P=UI
}
Q = W
I=
U
R
U=IR
}
P=I2R
Q = I2Rt
怎样用电功率公式推导焦耳定律？
W = I2Rt
}
Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6480 J
　　例1：一根 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
答: 在 5 min 内共产生 6480 J 热量。
解:
I =　 =　　　= 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
例2：有一电动机，它正常工作时的电阻为5Ω，电流为5A，正常工作的电压为220V，通电10min，电动机消耗的电能为多少？产生的热量为多少？有多少电能转化为机械能？
解：消耗的电能：
W= UIt =220V×5A×600s=6.6×105J
电热Q = I2Rt =(5A)2×5Ω×600s=7.5×104J
转化为的机械能：
E机=W－Q=6.6×105J －7.5×104J
=5.85×105J
答：电动机消耗的电能为6.6×105焦,产生的热量为7.5×104焦，有5.85×105焦电能转化为机械能。
（一）电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
　　电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
四、电热的利用和防止
1.原理：利用电流的热效应来工作的。
2.核心部分：发热体，它是有电阻率大，熔点高的材料制成的
3.电热器的电热和电功的关系
因为电热器中消耗的电能只用来发热，所以
电热Q=电功W
电热器
　　很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。
（二）电热的防止
课堂小结
焦耳定律的实验和内容
电热的利用和防止
1. 下面不是利用电热的实例（　　）
A ．用电饭锅煮饭 B．用电熨斗熨衣服
C．电视机外壳有许多小孔 D．用电热壶烧水
2. 一台电风扇和一个电熨斗，如果使用时消耗电能相同，产生的热量（　　）
A．一样多 B．电风扇较多
C．电熨斗较多 D．无法比较
3. 下列电器中，属于电热器的是（　　）　
A．洗衣机 B．电热水煲 C．电风扇 D．电视机
C
C
B
随堂练习
4.电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。
(1)列举利用电流热效应的实例
电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等
(2)列举防止电流热效应产生危害而采取的措施
电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机外壳有许多散热片
5.在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？
根据公式Q=I2Rt可知，在电流相等、通电时间相同时，电阻越大，电热越大。导线相互连接的位置接触电阻比较大，此处产生的热量较多，加速老化甚至引起火灾。
答：
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：Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×60s=480J
若电流变为原来的2倍，其它条件不变，则电热是原来的_______倍
4
关于焦耳定律（电热）的计算练习题
答：
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：电饭锅是纯电阻电路
所以，Q=W=Pt=450W×60s=27000J
答：
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：
因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以
Q=W=Pt=40W×10×60s=24000J
答：
4.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
解：
∵ P=I2R
∴
答：
小结与作业
同学们自己展示所学知识
作业：课本100页例题、102页第2题
新课程 15.4节