焦耳定律

电热壶电烤箱电炉电饭锅热水器电热器通电后，这些用电器会发热一、电流的热效应电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。（电流通过导体时，导体会发热）点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？电流还具有磁效应和化学效应现象: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？提出问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？猜想：与＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿有关电阻、电流、时间[设计实验]讨论1.当一个物理量与多个因素有关，应用什么方法去研究？答:控制变量法讨论2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？答：转换法实验中，通过观察U形管中液面高度的变化来判断产生热量的多少。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=5ΩR=5ΩI1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。在电阻和电流相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。电热与通电时间的关系：在电阻和电流不变的情况下，通电时间加长U形管中液体的液面是如何变化的？[分析]与大家交流你能得出什么结论？请同学们对以上两个实验进行总结：电流通过导体产生热量多少与电流、电阻和通电时间的关系。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Q=I²Rt热量电流电阻时间JAΩS公式：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。二、焦耳定律内容：强调:电热跟电流的二次方成正比焦耳定律的理论推导1、电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。比如电饭锅、电烤箱、电炉子、电灯、电热毯、饮水机……（纯电阻电路）2、消耗电能没有全部转化为热的（电动机）：电吹风、电风扇、洗衣机……这种情况下必须用焦耳定律来计算。（非纯电阻电路）即：Q=W=Pt=UIt=t=I2Rt即：Q=I²RtU__2RQW电能内能+机械能我们学习了焦耳定律，怎样回答前面的问题？•导线和电炉丝串联，通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？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。例：一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少热量？解：R=60ΩU=36Vt=5min=5×60s=300s通过电阻丝的电流为：I==36V60Ω=0.6A产生的热量为：Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J答：5min内共产生的热量是6480J。UR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?想想议议答：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。阅读教材P101“电热的利用和防止”讨论回答下列问题：1、电热对我们是有利还是有害的？2、生活中我们是如何利用电热、防止电热的危害的？既有利又有害四、电热的利用和防止电热器的优点: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。如：电熨斗、电烙铁、电炉等电热器:用电来加热的设备3、利用：（2）驱潮—电阻率大，熔点高工作原理：电流热效应主要部分—发热体（1）加热1.加散热窗2.加风扇3.不要长时间使用4.不在过高温度下使用4、生活中我们是如何防止电热的危害的？1.一个20Ω的电阻，通过0.5A的电流2min，电阻上消耗的电能是_____,释放热量为______.2.一个电阻通过0.2A的电流5min，电阻上产生的热量为600J.这个电阻的阻值是___Ω3.一个200Ω的电阻通电2min，电阻上消耗的电能是4.5×104J,则通过电阻的电流是______.600J600J501.37A5.两个电热器的电阻之比为4︰3，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为____；若两个电热器的电阻相同，通过的电流之比为1︰3，在相等的时间里产生的热量之比为______。4︰31︰94.一个40Ω的电阻，通过0.3A的电流，则通电______min释放热量为2160J.106.当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使通过的电流增加到0.4安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么Q2是Q1的()A、2倍B、4倍C、0.25倍D、0.5倍B想想议议：如果用以下实验装置探究电热的影响因素，有哪些优缺点呢？与新教材中的实验装置对比讨论。甲乙