第18章第4节 焦耳定律

第4节焦耳定律第十八章电功率星期天,小东的妈妈出门前嘱咐小东别看电视,得先完成作业,可是小东等妈妈一走,就看起了电视,直到妈妈回来前才开始做作业,妈妈问小东为何没有做完作业,小东说作业太难,可是小东妈妈只用了一招就知道小东说了谎,请问,他妈妈是怎样做的?她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢!你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？情景引入生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。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。探究点一电流的热效应现象:电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热的发红，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？猜想：与电阻、电流、时间有关问题:演示实验实验装置实物图实验方法：实验目的:研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关实验原理:当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里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。控制变量法实验1：研究电热与电阻关系R1=5ΩR2=10ΩA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=2I1IAR=5ΩR=10ΩR=10ΩI1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。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：焦耳（JamesPrescottJoule，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。焦耳探究点二焦耳定律1．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。2．公式：Q=I2Rt3．单位：焦耳（J）我们学习了焦耳定律，怎样回答前面的问题。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可知，电流相等时，电阻大的，相同时间里产生的热量较多，所以电炉丝很热，而导线却几乎不热。1．电热的利用利用电热孵化器孵小鸡用来加热探究点三电热的利用和防止电熨斗电热水器电烤箱电褥子电烙铁电饭锅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W=Q如：电暖器，电饭锅，电炉子等(纯电阻电路）。2．当电扇（非纯电阻电路)工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：W＞Q热电能内能+机械能探究点四电能和电热的关系1.电流通过导体时，电能转化为热的现象，叫电流的热效应。2.焦耳定律：Q=I²Rt3.要从通风、散热等角度来有效地防止电热的危害，善于利用电热。课堂小结1.电流的热效应是电流通过导体时_____转化成____的现象。电热器是利用电流的_______制成的加热设备。电能热2.“在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持_____、_____一定，用___________改变电阻丝的电流。热效应电阻时间滑动变阻器随堂训练3.一根100Ω的电阻丝通过的电流是2A，它的电功率是___W，通电1min时产生的热量是_______J。400240004.电阻R1、R2串联在电路中，R1=4，R2=6，则P1:P2=_____。Q1:Q2=______。2:32:3Q=I2Rt=(0.6A)2×60W×300s=6480J5.一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?答:在5min内共产生6480J热量。解:I===0.6AUR36V60Ω