18.4焦耳定律课件(26张PPT)

第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
2020年秋人教版物理九年级全一册精品课件
1.知道电流的热效应。
2.理解焦耳定律的内容、公式及其应用。
3.知道利用电热和防止电热的场合与方法。


学习目标
我们家的电器中哪些是把电能转化为内能（热能）的？
同学们还记得我们前边学习的电功的公式么？ 它表示什么意义呢？
W=UIt
思考
它们的共同特征是什么？
——工作时将电能转化为内能
一、电流的热效应
（1）浴霸灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡下面非常热，电线却不怎么热，这是为什么？
（2）如果将小功率的浴霸灯泡换成大功率的浴霸灯泡，灯泡下面更热，这又是为什么？
（3）浴霸灯泡通电的时间更长，会产生更多的热量，这说明了什么？
电阻不同
电流不同
时间不同
思 考
想一想
电流的热效应与哪些因素有关？
点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？
导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？
探究：电流产生的热量与哪些因素有关
1、实验装置：
2、实验方法：控制变量法 替代法
4、实验过程与实验现象：
（1）在电流和时间相同的情况下，研究热量和电阻的关系；
（2）在电阻和时间相同的情况下，研究热量和电流的关系；
（3）在电流和电阻相同的情况下，研究热量和时间的关系。
3、 实验原理：
当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的煤油温度升高、体积膨胀，瓶塞上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。
实验1：研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
控制不变的量是：电流 通电时间
现象：电阻较大的这边的液柱上升较高。
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2：研究电热与电流关系
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
控制不变的量是：电阻 通电时间
现象：电流较大的这边的液柱上升较高。
结论：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：
（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。
（2） 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。
进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比。
（3） 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。
二、焦耳定律
Q = I ? R t
热量 电流 电阻 时间
J A Ω s
公式：
含义：
单位：
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。
　　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
想一想
导线和电炉丝是串 联的，流过它们的电流 相同
电炉丝的电阻比导线的电阻 大得多 ，根据焦耳定律Q=IRt2 可知，电炉丝产生热量比与其相连的导线产生的热量多得多。
为什么电炉丝热得发红，而导线却不太热?
让我们一起论证:
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×5×60 s
= 6 480 J
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
由焦耳定律公式

例
典例分析
养鸡场用电给鸡蛋加热，使其孵化成小鸡
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。
电热的作用
电热有利的一面：
电热有害的一面：
减小电热产生的危害：
1.减小电阻（更换导线）
2.加快散热（散热孔、散热片、散热风扇等）
取暖、加热食物等。
轻则用电器烧坏；重则引发火灾。
1、下列不属于利用电热来工作（ ）
　A.电饭锅　 B.电动机　 C.电冰箱　 D.电暖风
BC
2、下列情况中属于防止电热危害（ ）
A. 电视机背后有散热窗
B. 家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
C. 家庭电路一般安装自动保护装置，当电流过大时，自动切断电路
D. 大型爆破工程，用电热装置引发炸药。
A
3．下列用电器均标有“220 V　100 W”，在额定电压下工作相同时间产生热量最多的是(　　)
A．电热水袋　　B．电视机 　　 C．电风扇　 　 D．电灯
４．某导体电阻为10 Ω，通电5 min产生的热量是1200 J，当通过该导体的电流增大为原来的2倍时，在相等时间内产生的热量是_______J。
5. 下列情况中防止电热危害的是(　　)
A．电视机背后有散热窗
B．家电长时期不使用，隔一段时间要通电一次
C．家庭电路一般安装保险丝
D．大型爆破工程用电热引发炸药
A
4800
A
6.小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个挡位的发热功率，如图是其内部简化路图，开关S1可分别与触点a、b接触。已知：R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，电源电压保持不变.请分析和解答以下问题：
（1）当开关S1置于b端、S2断开时，电烤箱处于什么挡位？简述理由。
（2）电烤箱在中挡位工作时，消耗的电功率是多少？
（3）电烤箱在高挡位工作时，对食物加热6min，消耗的电能为多少？
解：（1）低挡位。当开关S1置于b端、S2断开时，电阻R1与R2串联，电路中的电阻最大，由 可知，此时电功率最小，是低挡位。
（2）当开关S1置于b端、S2闭合时为中挡位，电烤箱消耗的电功率

电烤箱消耗的电能W=P总t=1.5×103W×6×60s=5.4×105J
（3）当S1置于a端，S2闭合时，电烤箱在高挡位，电阻R1与R2并联，电烤箱消耗的总功率
纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt
非纯电阻电路：W总＞Q (W总＝UIt =W外＋Q)
注意：
两类用电器
（1）纯电阻用电器：电流通过导体时将电能全部转化为热能的用电器，如电饭煲、电炉等单纯用来加热的用电器。
（2）非纯电阻用电器：电流通过导体时只有部分电能转化为热能的用电器，如电风扇、电视机等用电器在工作时，除部分电能转化为热能外，大部分电能会转化成其他形式的能。
谢谢
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