第4节焦耳定律第十八章电功率 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？ 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 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=5ΩR2=10ΩA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5Ω5Ω5ΩAB 实验2：研究电热与电流关系I=2I1AIR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1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5Ω5Ω5ΩCD 实验视频 焦耳定律焦耳（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=I²Rt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60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?I=UR解：=36V60Ω=0.6AQ=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IUR 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=I²Rt纯电阻电路：U=IR消耗的电能全部转化为内能I=URW=UIt=IR·It=I²Rt=Q=U2R 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=I²Rt非纯电阻电路：W≠QI≠UR电风扇W=Q+EUIt=I²Rt+E 某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5Ω，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=220V×2A×60s=26400J线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2A)2×5Ω×60s=1200J得到的机械能：W机=W总-Q=26400J-1200J=25200J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=I2RtQ=I2Rt的推导公式的应用 BA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“220V100W”的电风扇，一个”220V100W“的充电器，一把“220V100W”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220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10min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===40WU额2R(220V)21210Ω 4．某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A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====1.1×103JWtQt6.6×104J60sR===44ΩPI21.1×103J(5A)2