18.4 焦耳定律 课件 (共21张PPT) 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

(共21张PPT)
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
1.知道什么是电流的热效应；
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
认识下面的用电器吗？给它们通电后它们有什么共同特点？
新知导入
什么是电流的热效应
定义：电流通过导体时，电能转化成内能的现象，叫做电流的热效应。产生的热量叫做电热。
新知学习
知识点一：电流的热效应
电流通过导体时产生的热量跟哪些因素有关？
思考一下
电流
通电时间
电阻
猜想：电热可能跟电流、电阻、通电时间有关。
实验原理：当电流通过电阻丝时，电流产生的热量会使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导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。
实验探究：影响电流热效应的因素
实验方法：控制变量法
实验装置：
实验一
在通电电流和时间相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟电阻的关系
实验结论：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。
实验现象：电阻较大的这边的液柱上升较高；
控制不变的量：I 相同，t 相同；
现象：右边的液面差大
5 Ω
5 Ω
5 Ω
实验二
在电阻和通电时间相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟电流的关系
控制不变的量：R 相同，t 相同；
实验现象：电流较大的这边的液柱上升较高；
实验结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
现象：右边的液面差大
5 Ω
5 Ω
5 Ω
实验三
在电流和电阻相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟时间的关系
控制不变的量：R 相同，I 相同；
实验现象：通电时间较长的这边的液柱上升较高；
实验结论：在电流、电阻相同时，通电时间长的电阻产生的热量多。
5 Ω
现象：液面差越来越大
在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
实验总结
Q的单位：J
I的单位：A
R的单位：Ω
t的单位：s
公式：Q =I2Rt
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 。
新知学习
知识点二：焦耳定律
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
想一想：电功（W）和电热（Q）的关系
电炉通过导线接到电路中，流过导线的电流全部流过电炉丝，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等。但导线的电阻远小于电炉丝的电阻。
思考一下
为什么电炉丝热得发红而导线几乎不发热？
根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同时间内，电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，所以电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
【典例】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
电热的利用
电饭锅
电热毯
电熨斗
电热孵化器
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。
利用电流热效应工作的电器叫作电热器。电热器的主要组成部分是发热体-电阻丝。
新知学习
知识点三：电热的利用与防止
电热的防止
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。
缺点：浪费电能，电线老化，影响用电器使用寿命。
课堂小结
1.两根阻值不等的电热丝串联在电路中，在相等的时间内 （ ）
A.消耗的电能一样多
B.电阻大的电热丝消耗的电能多
C.电阻小的电热丝消耗的电能多
D.无法确定
B
课堂练习
2．在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，老化更快。这是因为( )
A．连接处的电流较大
B．连接处的电流较小
C．连接处的电阻较大
D．连接处的电阻较小
C
3．功率相同的下列四种用电器，分别接入家庭电路中，在相同的时间内通过它们的电流产生的热量最多的是( )
A．电烙铁 B．电风扇
C．电视机 D．洗衣机
A
4. 甲、乙两根电炉丝并联在同一电源上，甲炉电阻是乙炉的4倍，通电时间一样长，两根电炉丝产生的热量（ ）
A. 甲多些 B. 乙多些
C.一样多 D.无法比较
B