沪粤版九年级上册物理 15.4 探究焦耳定律 课件（23张）

15.4 探究焦耳定律
上周六，我们班刘扬同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是 ，爸爸用手一摸电视机后盖 后就发现，刘扬刚看过电视。
生活中的物理
真相只有一个，让我来告诉你吧！
因为电视机还在发热！
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
电热器
电热油汀
电 炉
电暖器
电水壶
电熨斗
电饭锅
热得快
电流的热效应：
思考：产生的热量与哪些因素有关呢?
1、提出问题：电流通过电热器产生的热量与哪些因素有关？
猜想依据
活动：探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关
一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关
电流的热效应：导体中有电流通过的时候，导体要发热，电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
烫手
不烫手
小灯泡灯丝和导线通过的电流相同。为什么灯丝热的发光，而导线却几乎不发热？
着火了！
多用插座为什么不允许大功率用电器同时使用？
烫手
不烫手
跟电流有关
跟电阻
有关
跟时间有关
在某一段时间内，通过观察温度计示数的高低，来反映电流通过导体产生的热量（转换法）。
（4）要比较Q与R的关系，两个导体的电阻是不能一样的；
（5）测出末温后，即可比较两个电阻在通电时间相同时所放出的热量了。
1.如何知道产生热量的多少：
2. 运用好控制变量的思想:
(1)选两个相同的容器;
(2)装等质量的初温相同的煤油;
(3)通电时间要相同；
制定计划与设计实验：
3.实验方法：
（1）要研究电阻对电流产生的热量的影响，应该控制　　　　和　 　 　不变，则可以让两个阻值不同的电阻 　　（串联／并联）后接入电路。
电流
通电时间
串联
（2）要研究电流大小对电流产生的热量的影响,应控制 　　　 和 不变，改变 。
电阻
通电时间
电流的大小
（3）要研究通电时间对电流产生的热量的影响,应控制　　　　和 不变,改变 。
电流
电阻
通电时间
实验1：探究导体产生的热量跟电阻的关系
A
R1
R2
进行实验与收集证据：
实验3：探究导体产生的热量跟通电时间的关系
实验2：探究导体产生的热量跟电流的关系
（1）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.
（3）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.
（2）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.
进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.
1.内容：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，跟通电的时间成正比. ?
2.公式： Q = I2Rt
3.单位：I-安，R-欧，t-秒，Q-焦.
注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器的电流增加到3倍，其它条件相同时，它产生的热量增大到 倍。
9
英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律.
焦耳在1818年12月24日生于英国曼彻斯特。 父亲是一个酿酒厂主.焦耳自幼随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教育。青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识了著名的化学家道尔顿.道尔顿给予了焦耳热情的教导.焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础.1840年，焦耳把环形线圈放在装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温.通过这一实验，他发现：导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比.四年之后，俄国物理学家楞次公布了他的大量实验结果，从而进一步验证了焦耳关于电流热效应之结论的正确性.因此，该定律称为焦耳—楞次定律.焦耳活到了七十一岁.1889年10月11日，焦耳在索福特逝世.后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳.
焦耳
(1818－1889）
Q=I2Rt与W=UIt的区别：
①在纯电阻电路中，这两个公式是通用的。
只把电能转化为内能
②在非纯电阻电路中， W=UIt 公式求得的是总消耗的电能； Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中转化为内能的那部分能量。
即：
W>Q
纯电阻电路：W=Q=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt
非纯电阻电路：W＞Q (W＝UIt =W其他＋Q)
∴Q = W = UIt = I2Rt
又∵W = UIt?
若电流做的功全部用来产生热量，则Q = W??
注意：
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t来计算热量.
根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.
解：Q= I2Rt=(1A)2 × 2Ω × 60S
=120J
例1：某电热器电阻丝的电阻是2欧，当1安的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？
例2：如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看．它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：
（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少，
（2）已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt（其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4Ω，则线圈每分钟产生的热量是多少?
（3）这台电动机每分钟所做的
机械功是多少?
例3：一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为2V时，电流为1A，电动机正常工作。
（1）电动机正常工作时的能量转化？
（2）电动机正常工作1min所消耗的电能为多少J？
（3）电动机正常工作1min所产生的电热为多少J？
（4）电动机正常工作1min所提供的机械能为多少？
（5）如果想让电动机的电能全部转化为内能，可以怎样实施？
Q=UIt
【定义式】
导出式：
欧姆定律
代换法
U2
R
t
W=
对于非纯电阻电路：计算电热只有一个公式：Q=I2Rt
计算电能只有一个公式：W=UIt
计算机械能只有一个公式：W机械=W-Q
×
×
×
Q=Pt
×
非纯电阻电路的电热（Q）计算：Q电流热效应的应用很广泛
1、电流热效应的应用
三、电流热效应的应用与控制
电热器：利用电流的热效应制成的加热设备
1、电热器的主要组成部分：发热体
2、发热体一般由电阻率大、熔点高的金属丝绕在绝缘材料上做成的。
3、电热器的优点：清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节。
上面这些东西里都装有散热装置，你知道它们是怎样散热的吗？你还知道哪些电器采取了散热措施？安装了什么样的散热装置？
2、电流热效应的控制（防护）
散热片
散热窗
散热小风扇