教科版九年级上册物理 6.3 焦耳定律 课件（32张）

第三节 焦耳定律
一、电流的热效应
电流通过任何一个导体，导体都要发热，这种现象叫电流的热效应。
【问】在电流热效应现象中，能量如何转化？
电能 内能
电流产生的热量简称为电热，用Q表示
灯丝与灯泡的电流一样，灯丝为什么会热的发光呢？
电烫斗的温度比导线高的多，为什么呢？
电流的热　效应与哪些因素有关？
探究电流通过电热器产生的热量跟哪些因素有关
猜测
电流通过电热器产生的热量与许多因素有关
①电阻R、②电流I、③通电时间t
实验方法
控制变量法
可以控制其他变量不变，先研究电热器发出热量与电阻R的关系，再研究它与电流I的关系，最后研究与通电时间t的关系。
研究电阻对产生热量的影响
保持通过电阻的
______相同
方法______
电流
串联
研究电流对产生热量的影响
保持______不变
方法___________
用滑动电阻器
（研究同一电阻）
改变______
电阻
电流
如何观察电流
放出热量的多少
U形管（玻璃管）内液面（或温度计示数）升高的快慢
升高得越快，放出热量较多
探究活动
1.电流相同时，哪个电阻中对应的U形管（玻璃管）内液面（或温度计示数）先升高。
2.同一电阻在电流不同时， U形管（玻璃管）内液面（或温度计示数）在哪种情况下先升高。
实验一：探究电热与电阻的关系
实验二：探究电热与电流的关系
实验三：探究电热与时间的关系
实验条件
观察现象
分析和结论
与 R的关系
R甲、R乙串联。I相同，t?相同，R甲、R乙不同。
比较同一时刻甲、乙两瓶油柱的高度。
在I、t相同时，R 大的，Q _______。
与 I 的关系
以不同电流加热甲瓶相同时间。R、t相同，I不同。
前后两次实验中甲瓶油柱升高的高度。
在R、t相同时，I 大的，Q _______。
与 t 的关系
R、 I相同， t 不同。
通电时间越长，甲瓶油柱升高的高度
在R、 I 相同时， t越大的，Q _______。
实验记录表格
越大
越大
越大
现象说明：
在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多.
在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多.
在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多.
焦耳，英国物理学家，一生致力于实验研究。用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。根据所测量电流通过电阻放出的热量，提出焦耳定律。他的研究为能量守恒定律的建立奠定了基础。为了纪念他对科学发展的功绩，能量和功的单位被命名为“焦耳”。
1.焦耳定律的内容：电流通过导体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。 ?
2.公式： Q = I2 R t?
3.单位：
二、焦耳定律
焦耳
安
2
·欧
·秒
1 ＝1
W = F S
1焦=1牛·米
W = U I t
1焦=1伏·安 ·秒
1焦 = 1安2·欧·秒 = 1牛·米 = 1伏·安 ·秒
根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量
即 Q=W
又∵ W＝UIt
根据欧姆定律 U=IR
∴Q=W=UIt=I2Rt=U2t/R
4、焦耳定律公式的应用：
为什么电炉丝通过导线接到电路中，炉丝热得发红，导线却不怎么热？
所以 Q导线 << Q电炉丝
根据 Q = I2Rt ，I , t 相同，
因为 R导线 << R电炉丝
答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt知，电流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不那么热。
例题：一根60欧的电阻丝接在36伏的电源上，在5分钟内共产生多少热量？

　　　
解题思路：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的 电流，再用焦耳定律公式计算电流产生的热量。
I = U/R = 36V/60Ω= 0.6A
Q = I2Rt = (0.6)2×60×5×60 J= 6480 J
讨论：电吹风机和电熨斗通电时都会发热，哪种电器可以认为能将电能全部转化成内能？
电功与电热的关系：
1. 电流通过用电器时，电流所做的功：W=UIt ，
2. 电流通过用电器时，电流所产生的热：Q=I2Rt ，
电吹风机：
电熨斗：
电能→机械能和内能
电能→内能
3. 当用电器消耗的电能全部转化为内能时，像电炉、电饭锅、电烙铁等，电热等于电功，即Q=I2Rt =UIt
Q=I2Rt ＜UIt
Q=I2Rt =UIt
。
【例题2】：一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏，线圈的电阻为2欧,线圈中的电流为10安,若这台电动机正常工作1秒钟，
求：1 ）消耗的电能W。 2 ）产生的热量Q。
已知：电动机 U=380V I=10A R=2 Ω t=1s
求： （ 1）W （2）Q
解：1 ） W＝UIt＝380V×10A×1s＝3800J

2 ） Q＝I2Rt＝（10 A）2×2 Ω ×1s＝200J
答： 消耗的电能是3800J；
产生的热量是200J。
这些用电器有何共同点？

用电器的热是哪里来的？
1、工作原理：利用电流的热效应来工作。
电炉
电烙铁
电饭煲
电熨斗
电热毯
电热水壶
电吹风
发热体
电热器电路模型
特点：电阻率大、熔点高
作用：电能→内能
安全保护
电炉
绝缘体：
[讨论]电流的热效应有什么利弊？
利：
电热器就是利用电流的热效应制成的加热设备。
如电饭锅等电热器使用时，具有清洁、无污染、热效率高、便于控制等优点，已成为家庭普遍使用的电器。
弊：
导体中的电流过大，产生的热量过多，导致导体温度升高，如果超过一定限度会损坏用电设备甚至引起火灾。
列举生活中防止电热的现象 ?
电热的利用
电热的防止
电视机加散热窗
计算机、电动机等还要加风扇
1、家用电器如电扇，电视机，连续使用较长时间后，要停用一会儿（尤其是在炎热的天）。这是为什么？
思考：
2、电热器的发热体材料的熔点和电阻有什么要求？运用焦耳定律给予解释。
电热
1、? 电流的热效应：电流通过导体时电能转化成热能的现象。
2、 焦耳定律：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。
公式：Q=I2Rt
注意：
1、焦耳定律Q=I2Rt适用于任何用电器的热量计算。
2、当电能全部转化为内能（即，只存在电流热效应的电路）时，也可用Q=W=UIt来计算热量。
∵W = Pt = U2/R t = I2R t
∴Q = Pt = U2/R t = I2R t
①当两导体串联时，∵I相等，根据Q= I2R t，可知，
在相同时间内，电流产生的热量与导体的电阻成正比。
②当两导体并联时，∵U相等，根据Q= U2/R t ，可知，
在相同时间内，电流产生的热量与导体的电阻成反比。