18.4 焦耳定律 课件 (共22张PPT) 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

(共22张PPT)
第十八章 电功率
第3节 焦耳定律
1.知道电流的热效应。
2.通过实验探究，知道电流的热效应与什么因素有关，并知道焦耳定律。
3.通过生活中利用电热的实例，知道电热的利用与危害。
学习目标
你知道发光小灯泡灯丝发热的原因吗？
新课导入
电烤箱
电取暖器
电热水器
电流通过灯泡的灯丝时，灯丝变得灼热而发光，这种电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。
利用电流的热效应工作的电器叫作电热器。
新知学习
知识点一：电流的热效应
1、导线和电熨斗串联，一段时间后电熨斗很热而导线不热
2、在照明电路中接入大功率电炉，电线将显著发热，可能烧坏绝缘皮，甚至引起火灾
3、风扇使用较长时间后内部被烧毁
电流的热效应与哪些因素有关？
电阻 R
电流 I
时间t
实验探究：影响电流热效应的因素
【猜想】
研究电流的热效应跟哪些因素有关
当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使密封容器中的空气温度升高、体积膨胀，U型管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升。电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量。
控制变量法、转换法
【实验目的】
【实验方法】
【实验原理】
要点提示：
（1）转换法的应用：通过U形管液面高度的变化反映产生电热的多少。
（2）控制变量法的应用：
①探究电流与通电电流大小的关系，控制电热丝阻值和通电时间相同，改变通过两电热丝的电流大小；
②探究电热与电阻的关系，控制通过电热丝的电流和通电时间相同，选择两个电阻不同的电热丝；
③探究电热与通电时间的关系，控制电热丝的阻值和通过的电流相同，改变通电时间的长短。
实验1：研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
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2：研究电热与电流关系
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
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。
实验结论：
电流通过导体时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。
实验3：电热与通电时间的关系
在电阻阻值和电流大小相同的条件下，通电时间越长，电阻产生的热量越 。
多
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，这个规律叫做焦耳定律。
2、公式：Q = I2Rt
3、单位：
I—A R—Ω t—s Q—J
知识点二：焦耳定律
　　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
电能和电热的联系
①当电流通过某些用电器时，电能全部转化为了内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即Q＝W。
电能全部转化为了内能
Q＝W
Q＝I2Rt
W＝UIt
U＝IR
②当电流通过某些用电器时，电能主要转化为其他形式得能量，
只有少部分转化为内能，即Q＜W。
W总＝UIt =W机械能+Q热量
(1)焦耳定律适用于一切电路。
(2)只有在纯电阻电路中，消耗的电能完全转化为内能，即Q＝W，如电烙铁、电热毯等。
(3)在非纯电阻电路中，电流做的功分为两部分，即电能转化为内能和其他形式的能，此时Q＜W，如电动机电路、电池充电等。
【小结】
1.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。
知识点三：电热的利用和防止
电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用了电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体。
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：在各种电器的线路板中，用铜箔或银箔作导线，可减小导线电阻，避免电器温度过高;输电线常采用铝线或铜线作为芯线，是为了减小电热造成的能量损耗等等。
2．电热的防止
1.电流的热效应：将电能转化为内能的现象叫做电流的热效应
2.影响电流热效应的因素：电流通过导体时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。
3.焦耳定律：Q =I2Rt
焦耳定律
4.电热的利用与防止
课堂总结
1.在如图所示的家用电器中，没有用到电流的热效应的是(　　)。
B
课堂练习
2.用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体，甲比乙的横截面积大，如图所示，将它们串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙两导体升高的温度，下列判断正确的是(　　)。
A．甲导体的温度升高得多；
B．乙导体的温度升高得多；
C．甲、乙两导体升高的温度相同；
D．条件不足，无法判断
B
3.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5 A的电流时，每分钟可产生6.6× l04J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
由 Q＝I2Rt 得电阻丝工作时的电阻
解：由 Q＝W＝Pt 得电烘箱的电功率
4.在“探究影响电流热效应的因素”的实验中，要探究电流热效应与电流关系，应控制的变量是____________________。如图所示，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，电源电压为3 V，则通电10 s电流通过R1、R2产生热量之比为________。
电阻阻值和通电时间
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