15.4 探究焦耳定律概述.ppt

电流通过导体时电能转化成内能（热能） 这些用电器工作时的共同点是什么? 电饭锅 电烙铁 热得快 电热毯 电炉子 电熨斗 电流通过导体时能使导体的温度升高，电能转化为内能，这就是电流的热效应。 【设计实验】 讨论1：当大家猜想电热与多个因素有关，实验研究时应用 什么方法去研究？ 控制变量法 讨论2：观察实验装置 （1）用什么方法去观察不可见的物理量（电热）？ 通过空气受热膨胀程度，观察产生热量的多少。 像这种利用物理量产生的效应来观察 不可见的物理量的方法叫转换法。 实验中，通过观察两个U形管中染色水柱液面高度的变化来判断产生热量的多少。 实验 装置 （2）如何比较电流通过导体产生热量的多少？ 甲容器中液柱面高于乙容器中液柱面。 当通电时间、电流相同时，电阻越大电流产生的热量越多。 电流大，液柱的液面高。电流小，液柱的液面低。 电阻和通电时间相同时，电流越大产生，的热量越多。 通电时间长液柱的液面升的高；通电时间短液柱的液面升的低。 电阻和通电电流相同时，通电时间越长产生的热量越多。 电阻和通电电流相同时，通电时间越长产生的热量越多。 通电时间长液柱的液面升的高；通电时间短液柱的液面升的低。 我们用欧姆定律，能不能推导出电流的热效应跟电阻的关系呢？ P=IU U=IR P=IU=I×IR=I2R 在电流相同的情况下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。 即：在电流相同时，电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多。 结论： 分析论证： 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 = I2Rt? 　　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。 3.单位：I-安，R-欧， t-秒，Q-焦。 非纯电阻电路：W总＞Q (W总＝UIt =W外＋Q) Q = W = UIt = I2Rt 根据欧姆定律U = IR 又 W = UIt， 若电流做的功全部用来产生热量即Q=W 注意： 焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用以下公式来计算热量。 纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt= t=I2Rt 【例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热，这是为什么? 电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。 【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈 的电阻为2Ω ，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时， 一秒钟消耗的电能为 J，产生的热量为 J。 3800 200 典例精析 【例3】一根60?的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少热量？ 已知：R=60Ω U=36V t=5min 求：Q 解：通过电阻丝的电流为： U I= __ R = 36V 60? =0.6A 产生的热量为： Q=I2Rt =(0.6A)2×60Ω×5×60s =6480J 答： 5min内共产生的热量是6480J。 * *