18.4焦耳定律课件（共27张PPT）

(共27张PPT)
第4节 焦耳定律
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能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。
能通过生活实例，认识电流的热效应。
通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。
电热器
热水器
电熨斗
饮水机
电能转化为内能
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。
电流的热效应
1
电流通过导体产生热的多少跟
什么因素有关？
导线和电热丝串联，但是电热丝很热而导线并不很热？说明什么？
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
思考
猜想与假设
控制变量法
思考：热量的多少不易直接进行观察比较，实验中怎样将它变为便于直接观察比较的现象呢？
U形管中液面高度差越大
电流产生热量越多
转换法
U型管连接的容器加热后，温度升高，气体膨胀，压力变大，液面升高。
实验1：研究电热与电阻关系
　　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。
使____ 和 ______ 相同、 ____ 不同
电流
通电时间
电阻
使____ 和 ______ 相同、 ____ 不同
　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
电流
通电时间
电阻
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
I = 2I1
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，通电时间越大，这个电阻产生的热量越多。
使 和 相同、 不同
电流
通电时间
电阻
　　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
　　1．内容：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。
　　2．公式　　
二、焦耳定律
Q = I R t
热量 电流 电阻 时间
J A Ω S
适用于任何情况下的电热计算
答：因为导线和电炉丝是串联的，Ｉ线=Ｉ电炉丝
R电炉丝＞R导线，由焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同时间内电流通过电炉丝产生的热量大，因此电炉热得发红而导线却几乎不发热。
电炉丝
导 线
导线和电热丝串联，但是电热丝很热而导线并不很热？说明什么？
Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s= 6 480 J
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 6 480 J 热量。
解:
I =　 =　　　= 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
2.如图所示的实验装置，是用来探究电流通过导体产生的热量与　 　的关系，通电一段时间后，电阻丝　 　产生的热量较多，若通过R1的电流为1 A，通电时间为10 s时，R1产生的热量为　 　J．
　50　
　R2　
　电阻　
3.电阻丝R1的阻值为20 Ω．当开关S闭合后，电压表的示数为4 V，电流表的示数为0.4 A．求通电10 s电阻丝R1产生的热量．
三、电能和电热关系
纯电阻电路
电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能
。
Q=W
三、电能和电热关系
纯电阻电路
Q放= W总=Pt=UIt= =I2Rt
U2
R
t
非纯电阻电路
W总＝UIt =W机械能＋Q热量
例：一根10Ω 的电阻丝接在3V 的电源上，在1min 内共产生多少热量？
解法1：
解法2：
解法3：
电热的优点:
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。
1．电热的利用
用来加热
四、电热的利用和防止
电熨斗
电热水器
电烤箱
电褥子
电烙铁
电饭锅
电热的利用
　　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。
2．电热的危害
1. 电热的计算公式Q = = = = 。
在计算时要注意单位统一：Q（ ）、I（ ）、U（ ）、R（ ）、t（ ）
2. 我们把电炉、电烙铁、电暖器等专门用电来产生热量的用电器叫做电热器。若电能全部 转化为热，而没有同时转化为其他形式的能，此时，电流所做的功W与电流产生的热Q的关系： 。（显然Q=W是有条件的）
3. 在计算消耗的电能W可用单位 、 ；而电热Q只有一个单位： 。
【知识归纳】
J
A
V
Ω
s
W = Q
kwh
J
J
1. 一段导体两端的电压是6V时，通过的电流是0.5A，则导体的电阻是 Ω，这段导体消耗的电功率是 ，通电10s产生的热量是 J。
2. 在一些电器设备中，常采用铜而不是铝作导线，是因为同等条件下，铜导线的电阻 （选填“较大”或“较小”），可以减小由于 造成的能量损失。
【堂上过关】
12
3W
30
较小
电流通过电线发热
3. 图18-4-4所示的常见电器中不是利用电流热效应工作的是（ ）
B
4. 智能手机在现代生活中的作用越来越重要，频繁的使用会导致它的电能消耗很快，当手 机“电量”所剩无几时，通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间，这是通过以下哪种方式实现的（ ）
A. 增大电池电压 B. 增加总功率
C. 减小总功率 D. 降低散热能力
5. 电风扇、电烙铁和电动机上都标有“220V 60W”字样，它们都在额定电压下工作相同时间，产生热量多的是（ ）
A. 电风扇 B. 电烙铁 C. 电动机 D. 一样多
C
B