18.4焦耳定律 2022-2023学年人教版物理九年级(共21张PPT)

(共21张PPT)
第十八章 · 电功率
第4节 焦耳定律
人民教育出版社 九年级 | 全一册
学习目标
1、能通过生活实例，认识电流的热效应
2、认识焦耳定律，推导焦耳定律公式，会用焦耳定律进行计算
3、通过学习电热的利用和防止，辩证的看待问题
引入新课
上网课的时候，时间久了，会不会觉得电脑或者手机发烫呢？这是为什么呢？
电流的热效应
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象的产生。
电流通过导体时，电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
根据电能转化为内能的多少将用电器分为两大类。
（1）纯电阻用电器：即通电后只发热的用电器，电能几乎全部转化为内能，如电饭煲、电暖器、电热毯、电灯等
（2）非纯电阻用电器：这种用电器除部分电能转化为内能外，大部分电能会转化为其他形式的能，如电风扇、电视等
日常生活中手机因充电发热时，充电线却并没有发热。那么电流通过导体时产生的热的多少跟什么因素有关呢？
实验探究：
电流通过导体导体时产生的热量与电阻的关系
如图，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反应密闭空气温度的变化。即密闭容器温度越高U形管液面高度越高。通电一段时间后如图所示。
结论：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。
实验方法：控制变量法（控制电流和通电时间相同）和转换法（电流产生的热量转换为空气体积的变化）
实验探究：
电流通过导体导体时产生的热量与电流的关系
如图，两个密闭容器中电阻一样大，在其中一个容器外部，将一个电阻与这个容器内的电阻并联，根据并联分流的特点，通过这个容器的电流将减小，在通电时间相同情况下，左U形管液面高于右侧。
结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，这个电阻产生的热量越多。
实验方法：控制变量法（控制电阻和通电时间相同）和转换法（电流产生的热量转换为空气体积的变化）
除此之外，电流通过导体时产生热的多少还跟什么因素有关呢？
玩手机时，什么情况下会感到手机发热严重呢？
总结：电流与通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；
通电时间与电阻相同时，电流越大，产生热量越多；
电流与电阻相同时，通电时间越长，产生热量越多。
例1
下列用电器属于电流热效应工作的是（ ）
A、电饭锅 B、电风扇
C、计算机 D、电视机
A
焦耳定律
英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。
概念：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。
热量用Q表示（单位J），电流用I表示（单位A），电阻用R表示（单位Ω），时间用t表示（单位s）。
公式：Q=I2Rt
焦耳
适用范围：
无论是纯电阻原件还是非纯电阻原件，都可以用焦耳定律计算它产生的热量。
（1）纯电阻电路中，Q（电流产生的热量）=W（消耗的电能）即Q=W=UIt，由欧姆定律U=IR可得Q=I2Rt
（2）非纯电阻电路中,Q注：求电热时，首先明确是什么用电器产生的热量，若是纯电阻元件，Q=W=UIt=
U2
R
t
=I2Rt
若为电动机，则Q=I2Rt
拓展：
（1）无论是串联电路还是并联电路，电路产生的总热量一定等于各用电器产生的热量之和，即Q总=Q1+Q2+.....+Qn
（2）在纯电阻电路中，①串联电路,根据 Q=I2Rt知,电热与电阻成正比，即Q1/Q2=R1/R2;②并联电路，根据Q=t知，电热与电阻成反比，即Q1/Q2=R2/R1
电热功率：电流通过导体时在单位时间内产生热量的多少叫做电热功率。即
P=
Q
t
=
I2Rt
t
=I2R
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？
不矛盾，二者只是前提不同。
灯泡额定电压相同，正常工作时间相同，根据Q=t可知，电阻越小，产生热量越多，前提条件是电压相同。
电流相同时，正常工作时间相同，根据Q=I2Rt可知，电阻越大，产生热量越多，其前提条件是电流相同。
例2
一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量？
解：根据欧姆定律I=U/R得通过电阻丝的电流
I=U/R=36V/60Ω=0.6A
由焦耳定律Q=I2Rt得
Q=I2Rt=（0.6A）2×60Ω×5×60s=6480J
电热的利用和防止
电热的利用：凡是需要利用电流热效应来加热升温的用电器都属于电热的利用，如电饭煲、电炉、电熨斗、电热水器、养鸡场的电热孵化器等
电热的防止：用电器工作时，将电能转化为其他形式的能，由于电流热效应，总有一部分电能转化为内能，这就需要散热。如电视机后盖的散热孔、电脑下方的散热孔等。
电视机、电冰箱加上装饰罩是好是坏？
当堂检测
1、下列情况中，能够防止电热危害的是（ ）
A、用白炽灯泡照明
B、用电热水壶烧水
C、冬天用空调取暖
D、笔记本电脑内的小风扇
D
2、某导体电阻是2Ω，通过2A的电流时，1min产生多少焦耳的热量？
解：根据焦耳定律得
Q=I2Rt=（2A）2×2Ω×1×60s=480J
3、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：在纯电阻电路中，Q=W=UIt=Pt得
Q=Pt=450W×1×60s=27000J