(共24张PPT)
2021年秋人教版物理九年级全册
第十八章
电功率
第4节
焦耳定律
理解焦耳定律，并能利用焦耳定律进行简单的计算。
02
能通过生活实例，认识电流的热效应。
01
学习目标
知道利用和防止电热的场合和方法。
03
观察与思考
生活中，许多电流接通电源后，都伴随热现象产生，这些热量是从哪里来的？
电流的热效应
什么是电流的热效应？
思考：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，电能转化为内能，这种现象叫做电流
的热效应。
问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
猜想：与电阻、电流、时间有关
设计实验：
1．当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
控制变量法
2．用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？
转换法
电热——
液体吸热，观察升高的温度；
?
气体(或液体)受热膨胀，观察膨胀的多少
实验1：研究电热与电阻关系
R1=5Ω
R2=10Ω
A
条件：容器相同，I
相同，t
相同
结论：I
和
t
相同时，R
越大，Q
越多。
现象：B
中液面上升多
5
Ω
5
Ω
5
Ω
A
B
实验2：研究电热与电流关系
I
=
2I1
A
I
R=5Ω
R=5Ω
R=5Ω
I1
结论：R
和
t
相同时，I
越大，Q
越多。
现象：D
中液面上升多
条件：容器相同，R
相同，t
相同
5
Ω
5
Ω
5
Ω
C
D
实验视频
焦耳定律
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。
焦耳定律
Q
=
I2Rt
内容：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：
理论推导：电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即：Q=
W
=
Pt
=
UIt
=
IR·It
=
I2Rt。
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?
电线和电炉串联，通过它们的电流是一样的，而电炉的电阻比电线的电阻大的多，根据焦耳定律Q=I?Rt可知，在相同时间内电流通过电炉产生的热量比通过电线产生的热量大，因此电炉热而电线却不热。
例题
例题
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)2×60W×300s
=
6480J
已知电阻R、电压U、时间t，求产生的热量Q；
求热量则利用公式Q
=
I2Rt
，而I未知，则先利用I
=
求I
U
R
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。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
例题
电热的利用和防止
1.电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
电热器都是利用电流的热效应工作的。
用于加热
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.电热的防止
电脑的微型风扇
电视机的后盖
知识拓展：电能和电热的关系
电能：
W
=
UIt
热量：
Q
=
I?Rt
纯电阻电路：
U
=
IR
消耗的电能全部转化为内能
I
=
U
R
W
=
UIt
=
IR·It
=
I?Rt
=
Q
=
U2
R
电能
W
内能Q
机械能E
电流
扇叶转动
知识拓展：电能和电热的关系
电能：
W
=
UIt
热量：
Q
=
I?Rt
非纯电阻电路：
W
≠
Q
I
≠
U
R
电风扇
W
=
Q
+
E
UIt
=
I?Rt
+
E
某电动机上标有“220
V，2
A”它的线圈电阻为5
?，当它正常工作
1
分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？
解：消耗的电能：W总=UIt=220
V×2
A×60
s=26400
J
线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2
A)2×5
?×60
s=1200
J
得到的机械能：W机=W总-Q=26400
J-1200
J=25200
J
例题
焦耳定律
电流的热效应
电流通过导体会发热
焦耳定律
课堂小结
实验结论
表述：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。
公式:
Q
=
I2Rt?
Q
=
I2Rt?的推导公式的应用
B
A
随堂训练
1．现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压220V的电路中，相同时间内，它们发热情况是
（
）
A．甲放热多
B．乙放热多
C．同样多
D．无法判断
2．将一台“220V
100W”的电风扇，一个”220V
100W“
的充电器，一把“220V
100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最大的是
（
）
A．电烙铁
B．充电器
C．电风扇
D．一样多
3．一只电烙铁的额定电压是
220
V，在额定电压下工作时的电阻是
1210
Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10
min
产生多少热量？
因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以
Q=W=Pt=40W×10×60s=24000J
解：
P额
=
=
=40W
U额2
R
(220
V)2
1210
Ω
4．某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5
A
的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
解：
P
=
=
=
=
1.1×103J
W
t
Q
t
6.6×104J
60s
R=
=
=44
Ω
P
I2
1.1×103J
(5A)2
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
