18.4焦耳定理概述.ppt

学习目标 1.能通过生活实例，认识电流的热效应。 2.会用控制变量法研究影响电热的几个因素，进而得出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。 3.电能和电热关系。 4.知道利用和防止电热的场合和方法。 问题解答 * 焦耳定律 第18章 第四节 周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可之后就发现，小明刚看过电视。 小明爸爸是根据什么道理判定的呢？ 生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。 新课引入 电热器 热水器 电熨斗 电烤箱 一、电流的热效应： 电流通过导体时电能转化为内能，这个现象叫电流的热效应。 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? 想想议议 提出问题 电流产生的热量跟哪些因素有关呢？ 猜想： 通电时间 电流的大小 导体电阻的大小 实验探究 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 控制变量法 实验装置 电流通过电阻丝时，产生的热量使瓶中空气温度升高、体积膨胀，导管中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. 两透明容器中密封等量空气，密闭容器中都有一段电阻丝， （转换法） 通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量. 实验装置 原理: 实验1：研究电热与电阻关系 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 观察管中液面上升高度判断产生热量多少． 控制 电流相同、通电时间相同，电阻不同 实验2：研究电热与电流关系 I = 2I1 I A R = 5 Ω R = 5 Ω R = 5 Ω I1 视频 控制 电阻相同、通电时间相同，电流不同 观察管中液面上升高度判断产生热量多少． 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 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。 　　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 Q = I 2 R t 热量 电流 电阻 时间 J A Ω S 公式： 意义： 单位： 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.物义：1欧的电阻通过1A电流，通电1秒钟，产生1焦耳的热。故 比值为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? 电炉的电阻丝的电阻（几十欧，上百欧） 铜导线的电 阻（1米约百分之几欧）， 串联的，电流是相同的，时间也是相同 焦耳定律Q=I2Rt 电炉丝产生的热量比铜导线要大得多. Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J 　　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? 答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。 解: 例1. I =　 =　　　= 0.6 A U R 36 V 60 Ω 三、电能和电热关系 1.焦耳定律理论推导： 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。 Q = W = Pt = UIt = IR×It = I2Rt = 适用于纯电阻电路 如电炉、电烙铁、白炽灯等只含有电阻的电路 t U R 2 　2．在非纯电阻电路中， 例如 当电扇工作时，消耗的电能主要转化为机械能： 电能 内能+机械能 　　W＞Q热 W=IUt 消耗的电能； Q=I2Rt 总电能中部分转化为内能的能量 (即 UIt= I2Rt +W其它) 　　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；Q= 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， Q