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2008百年一遇的雪灾席卷整个南方，电线上结了厚厚的冰，竿倒线断，给人们的生活带来了很多不便，造成经济损失2000亿。科技人员攻关研究出“直流融冰”新技术，对冰熔化，避免了巨大的经济损失。你知道这种新技术的基本物理原理吗？
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
学习目标
1.知道电流的热效应，理解焦耳定律。
2.知道电热器的原理及构造，了解电热的利用和防止。
3.能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
4.能应用焦耳定律公式进行简单的计算。
探究新知
探究点一 电流的热效应
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。
电烤箱
电饭锅
电热毯
电
炉
（一）电流的热效应
演示1：给电炉丝通电，观察现象。
（二）焦耳定律
电炉丝发红，说明产生热量较多；与之相连的导线并没有发红，说明产生的热量的较少。电流通过导体产生热量的多少有哪些因素有关？
①可能与导体的电阻有关。
②可能与通过导体的电流有关。
③可能与通电时间有关。
研究方法：
控制变量法
热的发红
几乎不发热
探究新知
（1）取两个阻值不同的电阻串联起来，通电相同的时间，观察U形管两边的液面的高度的变化。
演示实验2 电热与电阻、电流的关系
5 Ω
5 Ω
5 Ω
A
B
结论一：在 相同、 时间相同的情况下， 越大，这个电阻产生的热量越 。
电流
通电
电阻
多
探究新知
（2）取两个阻值相同的电阻，其通过的电流不同，加热相同的时间，观察U形管两边的液面的高度的变化。
I
A
R=5Ω
R3=5Ω
R1=5Ω
I1
R3起到 作用
分流
结论二：在 的情况下，通过一个电阻的 越大，这个电阻产生的热量越 。
电阻相同、通电时间相同
电流
多
探究新知
（1）在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
（2）在通电时间一定、电阻相同的情况下，通过电流越大，导体产生的热量越多。
归纳总结
探究新知
①内容:电流通过导体产生的热量跟 成正比，
跟 成正比，跟 成正比。
英国物理学家焦耳用近40年的时间做了400多次实验，发现了电流通过导体产生的热量跟导体电阻、通过导体的电流及通电时间之间的关系，即焦耳定律。
电流的平方
导体的电阻
通电时间
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算
②公式：
Q =I2Rt
A
s
J
Ω
探究新知
焦耳定律
①当电流通过某些用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量等于消耗的电能，即Q=W=UIt=I2Rt=t。
②当电流通过电风扇、电动车、电脑这些用电器时，电能主要转化为其他形式的能，只有少部分能量转化为内能，此时W=W有用+Q； W > Q, UIt > I2Rt。
点 拨
探究新知
2.你知道“直流融冰”新技术，即在输电线路中输入3000A左右的大电流，对冰熔化的物理原理吗？
1.我们学习了焦耳定律，你能回答当电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？
通过电炉丝和导线的电流相等，导线的电阻比电炉丝的电阻小，根据Q=I2Rt，当I、t相等时，所以电阻丝很热，导线几乎不发热。
利用了电流的热效应。
学以致用
探究新知
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
I =
U
R
解：
=
36V
60Ω
= 0.6A
Q = I2Rt
= (0.6A)2×60Ω×300s
= 6480J
例题1
探究新知
例题2
四个电阻器的电阻分别为R1、 R2、R3、R4。如图甲所示，电阻为R1、R2的电阳器串联后接在电压为U的电路中；如图乙所示，电阻为R3、R4的电阻器并联后也接在电压为U的电路中。已知R1=R3，R2=R4，R1>R2。
（1）电阻为R1和R2的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？
（2）电阻为R3和R4的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？
解：（1）在串联电路中，通过电阻为R1和R2的两个电阻器的电流相等，根据Q=I2Rt，当I、t相等时，Q与R成正比，由于R1>R2，因此相同时间内电阻为R1的电阻器产生的热量多。
（2）在并联电路中，电阻为R3和R4的两个电阻器两端的电压相等，根据公式Q=时，相同时间内导体放出的热量与它们的电阻成反比，且R3>R4，所以相同时间内电阻为R4的电阻器产生的热量多。
探究新知
当两电阻串联时，电阻越大，根据Q=I2Rt可知单位时间产生的热量越多；当两电阻并联，电阻越小，根据Q=可知单位时间内产生的热量越多。
两只不同的电阻连接在电路中，是不是电阻越大产生的热量就越多？
思 考
探究新知
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
前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。
想想议议
探究新知
较亮
0.22
1. 电热的利用
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。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。
探究点二 电热的利用和防止
探究新知
电流的热量有时是有害的，应该及时解决。
(1)我们的电脑在工作时，电路元件发热，温度升高，会影响到电脑的稳定性，甚至烧坏电脑CPU。人们常常采用安装散热窗、使用微型风扇等方法及时散热。
2. 电热的防止
散热窗
微型
风扇
探究新知
0.28
电视机的后盖
（2）电视机散热方法：
在后盖开有很多孔，为了通风散热。
（3）投影仪的散热方法：
除在侧壁开孔外，内部还装有电风扇，工作时电风扇转动把热量吹到机器外面，可以降低灯泡、机器内部元件的温度。
散热窗
散热风扇
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课后作业
1.必做题：练习与应用1～7题。
2.选做题：电热器工作时将电能转化为内能,根据实际需要往往要设计不同挡位。电热器的高低挡指的是不同“功率”,电功率大的为高挡位,电功率小的为低挡位。在电源电压不变的情况下,通过改变电路的总电阻从而改变用电器的总功率,实现高、中、低挡位之间的转换,一般情况是通过电阻短路或改变电路连接方式等方法实现。调查了解多挡位电热器的电路有哪些情况，分别画电路图，并分析何是怎样转换挡位的。
