人教版 初中物理九年级 第18章 电功率 第4节 焦耳定律 课件（29张PPT）

引入新课
新课讲授
课堂小结
课堂练习
之林
物理课件
第4节 焦耳定律
第十八章 电功率
小明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，可是用手一摸电视机的后盖就发现，小明刚看过电视。你知道他爸爸是根据什么判断的吗？
引入新课
　　生活中，用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
引入新课
　　电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
电烤箱
电烙铁
电热水壶
生活中利用电流热效应的用电器
新课讲授
电流的热效应
一
　电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
想想议议
　　电炉丝和导线通过电流相同，
为什么电炉丝热得发红，而导线
却几乎不发热?
　　电流通过导体时产生热的多
少跟什么因素有关?
电流的热效应
一
新课讲授
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
演示实验
实验装置
同 种 液 体煤
初 温 质 量
（控制变量法）
比较末温
（转换法）
新课讲授
实验1：研究电热与电阻关系
R1=5Ω
R2=10Ω
A
　　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。
电 路 图
实 验 装 置
探究过程
实验2：研究电热与电流关系
I = 2I1
I
A
R=5Ω
R=5Ω
R=5Ω
I1
　　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。
电 路 图
实 验 装 置
I2
探究过程
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。
结论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。
结论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。
实验结论
新课讲授
　　焦耳（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
焦耳介绍
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。
1．内容：　
Q = I 2R t?
Q —— 焦（ J）
t —— 秒（ S）
R —— 欧（Ω）
1 J = 1 A2.Ω.S

四正正正 三一
理 解
公 式
单 位
I —— 安（ A）
2．公式：　
焦耳定律
二
新课讲授
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 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5min 内共产生6480 J 热量。
解:
I =　 =　　　= 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
随堂练习
例 题
　　电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?
　　
　　在电炉丝和导线通过电流及通电时间相同，由于电炉丝的电阻远大于导线的，根据Q =I2Rt，可知，电炉丝产生的热量大，所以电炉热得发红，而导线却几乎不发热。　
理论解释
想想议议
理 解
讲授新课
串联电路
并联电路
　　?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热 = W电 = Pt = UI t = I2Rt
　　如：电暖器，电饭锅，电炉（纯电阻）等。
　　?2．当电扇(含电动机)工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，
伴随产生热量。
　　W电 ＞ Q热
电能 机械能+内能
讲授新课
电能和电热关系
三
Q热 =P热t = I2R线t W总=W电 = P总t = UI t
W总=Q热+W机 P总=P机+P热
　　?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热 = W电 = Pt = UI t = I2Rt
　　如：电暖器，电饭锅，电炉（纯电阻）等。
　　?2．当电扇(含电动机)工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，
伴随产生热量。
　　W电 ＞ Q热
电能 机械能+内能
讲授新课
电能和电热关系
三
W总=W电 = P总t = UI t W机=Fs/Gh Q热 =P热t = I2R线t
W总 = W机 + Q热
P总 = P机 + P热
1．电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
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。
讲授新课
电热的利用和防止
四
　　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。
2．电热的危害
讲授新课
从“发电站”到“用户”
发电站
高压线
用电户
采用低压机组，发电机出口电压是400伏，也有6.3kV，大型水电站出口电压应该是10KV。
输电电压在110千伏、220千伏，称为高压输电，输电电压在330、550以及750千伏，为超高压输电，电压在1000千伏，为特高压输电线路。
变电站是对电压改变,10KV中压送往要中压电的工厂、矿山;将电压降到220V低压送给一般用户,如家庭、学校等。
电网为普通居民提供的是220V的电压，所以我们家庭用电器额定电压为220V且并联。
变电站
生活实际
从“发电站”到“用户”
高压输电的原理：
由于P=UI,当P输出一定时，U越大，则I越小;当R一定时，
I越小（Q=I2Rt），则电网损耗的电能就越小。
电灯变暗的原理：
家庭线路也有一定的电阻，当用电高峰时，总P大，总R变小，总I大，则干路线路的电压降U线=IR线就越大，则加载在并联用电器两端的电压就降低，导致实际功率变小。
理解提升
1、把一台电风扇正常工作时为220V100W，电动机线圈的电阻为2Ω，问：
（1）正常工用时1min消耗的电能
（2）正常工用时1min通过线圈的电流产生的热量及效率？
（3）让扇叶不转时,工作1min通过线圈的电流产生的热量？
归纳：

电机消耗的电能 W电能 = UIt （P= UI）
电机输出机械能 W机械 = FS/Gh （P= FV）
电机产生的热量 Q热量 = I2Rt （P=I2R）
（W>Q,W电能 = W机械能 + Q热量）。
电机专题
2、如图是一电动机提升物体的示意图。电源电压为120V，电动机将一个质量为50Kg的物体1秒内匀速上提0.9m，电路中的电流为5A。（g取10N/Kg） （1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。 （2）求电动机线圈阻值。 （3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然破卡住，
为什么这种情况下电动机容易烧坏?
电机专题
（1） 电动机的总电功率： P总= UI = 120V×5A=600W；
1S时间内消耗的电能： W电=P总t=600W×1S=600J
1S时间内转化的机械能： W机=Gh=mgh=50×10×0.9J=450J
1S时间内产生的热量： Q热= W电 -W机= 600J - 450J=150J
（2）线圈电阻：R线圈=Q热 / I2t=150J /(5A)2×1s =6Ω
（3）电动机被卡住时，电动机可看成是纯电阻电路，通过电动机的电
流过大，将电能全部转化为内能，所以电动机温度过高，所以容
易烧坏。
电机专题
（1）电动机正常工作电流：I = PM/UM = 3W/12Ω =0.25A
串联电阻两端的电压：UR=U-UM = 18V-12V =6V，
串联电阻的阻值：R=UR/I=6V/0.25A=24Ω
（2） 电路消耗的总电功率：
P总= UI = 18V×0.25A=4.5W；
（3）线圈电阻的热功率：
P线圈= I2R线圈 =（0.25A）2×6Ω = 0.375W，
电动机的输出机械功率：
P机械=PM -P线圈 = 3W-0.375W = 2.625W，
电动机正常工作时的效率：
η=P机械 /PM=2.625W/3W=87.5%
整个电路工作时的效率：
η=P机械 /P总=2.625W/4.5W=58.3%
电机专题
3、物理实验室有一个微型电动机．铭牌上标有“12V、3W”字样．电动机线圈电阻为6Ω．兴趣小组的同学想让这个电动机正常工作，但是手边只有一个电压为18V的电源．于是他们找来一个阻值合适的电阻R接入电路，使小电动机恰好正常工作．求：
（1）所选电阻R的阻值；
（2）电路消耗的总电功率；
（3）电动机正常工作时的效率．
电机专题
（1）电动机正常工作电流：I = PM/UM = 3W/12Ω =0.25A
串联电阻两端的电压：UR=U-UM = 18V-12V =6V，
串联电阻的阻值：R=UR/I=6V/0.25A=24Ω
（2） 电路消耗的总电功率：
P总= UI = 18V×0.25A=4.5W；
（3）线圈电阻的热功率：
P线圈= I2R线圈 =（0.25A）2×6Ω = 0.375W，
电动机的输出机械功率：
P机械=PM -P线圈 = 3W-0.375W = 2.625W，
电动机正常工作时的效率：
η=P机械 /PM=2.625W/3W=87.5%
整个电路工作时的效率：
η=P机械 /P总=2.625W/4.5W=58.3%
电机专题
为了合理地利用能源，某厂生产了太阳能汽车，其动力部分电路如图
所示，可通过改变滑动变阻器滑片的位置来调节电动机转速，从而改变
汽车行驶速度。当变阻器滑处在a端时，汽车行驶速度最大，此时电压表
示数为200v,电流表示数为15A，试求（只考虑汽车电动机的内阻）：
（1）当汽车以最大速度行驶时，电动机的电功率；
（2）当汽车以最大速度行驶时，其输出功率是2550W,则电动机线圈的电阻；
（3）当滑片由a向b移到某一位置时，电压表示数为160v时，电动机的电功
率与变阻器的电功率之比。
电机专题
（1）汽车最大速度行驶时，电动机UM= 200V, IM =15A
PM = UMIM = 200V×15A = 3000W
（2） 电动机的输出电功率 P机械= 2550W
P线圈=PM - P机械 = 3000W - 2550W = 450W
线圈电阻R线圈 = P线圈 / I2M = 450W / (15A)2 = 2Ω
（3）滑动变阻器与电动机串联：
电机专题
完