18.4焦耳定律(人教版九年级全册).概述.ppt

四 焦耳定律 1.知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系； 2.掌握焦耳定律的内容及其数学表达式； 3.了解电热的利用和防止。 电油炸锅 电饭煲 电熨斗 电取暖器 电烤箱 电热水器 电烙铁 电热水壶 电热毯 Zx xk 这些常见家用电器的共同特点： 1.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。 2.利用电流的热效应工作的电器叫做电热器。 3.电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。 电流的热效应与哪些因素有关？ 点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？ 导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？ 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？ 焦耳首先猜测电流I、电阻R、时间t三者对电流产生的热量Q的多少有影响，然后对电流I、电阻R、时间t三者进行探究。 控制电流I、时间t相同:研究电阻R变化→ 对电热Q的影响 控制电阻R、时间t相同:研究电流I变化→ 对电热Q的影响 控制电阻R、电流I相同:研究时间t变化→对电热Q的影响 控 制 变 量 法 探究实验用什么物理方法？ 电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见 也摸不着如何测量呢？ 既看不见也摸不着的科学量 既看得见也能测量的科学量 转化 转化 让电流产生的热量被气体吸收，通过观察气体的热膨胀（观察玻璃导管内的水柱升降） 控制电流I、时间t相同:研究电阻R变化→对电热Q的影响 Ｒ１＝５欧姆 Ｒ２＝１０欧姆 结论：在电流I和通电时间t相同时，电流产生热量多少与导体的电阻Ｒ大小有关，并且电阻Ｒ越大电流产生热量越多。 控制电阻R、时间t相同:研究电流I变化→对电热Q的影响 结论：在电阻Ｒ和通电时间t相同时，电流产生热量多少与通过导体的电流Ｉ大小有关，并且电流Ｉ越大电流产生热量越多。 Ｒ1＝１０欧姆 ↓ Ｒ0 相同时间内通过Ｒ１的电流为Ｉ，移动Ｒ0的滑片,使通过Ｒ１电流为0.5Ｉ。比较Ｒ１两次所产热的多少 控制电阻R、电流I相同:研究通电时间t变化→ 对电热Q的影响 结论：在电阻Ｒ和电流Ｉ相同时，电流产生热量多少与通电时间t长短有关，并且通电时间t越长电流产生热量越多。 Ｒ１通电一分钟产热多少与Ｒ２通电十分钟产热多少进行比较 Ｒ２＝１０欧姆 Ｒ１＝１０欧姆 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。 焦耳定律(Ｑ＝Ｉ２Ｒt) 总结论 焦耳（1818～1889），英国物理学家。1818 年 12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德，1889年10月11日卒于塞尔。 焦耳定律的发现者 焦耳定律的理论推导 电流通过纯电阻导体时所做电功W=UIt 电流对纯电阻导体时所做电 功全部转化为电热Q=W=UIt 对于纯电阻导体U=IR Q=W=UIt=IRIt=I2Rt 问题1. 灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么? 灯泡的电阻比电线大得多，产生的热量更多。 问题2. 假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？ 大功率用电器的电流过大，引起导线发热过多。 问题3、电路中负荷过大有什么危险？为什么？ 电路中负荷过大时，使电路中电流增大，按Q=I2Rt计算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。 显然，我们希望热量更多的集中在电炉的发热体上，而不是与电炉相连的导线上。根据今天所学的焦耳定律Q=I2Rt ，你对发热体和导线的材料有何建议？ 发热体：电阻率大，熔点高 导线：电阻率小，熔点高 请你当设计师： 优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制和调节等 优点 缺点：浪费电能，电线老化,影响用电器使用寿命. 电流的热效应有什么利和弊？ 电热的利用 制电热器（要求电热丝材料电阻率大熔点高） 制白炽灯 制保险丝（要求保险丝材料电阻率大熔点低） 导线上的热损耗应尽量减少 家用导线一般用电阻率很小的铜导 线。 高压导线又都是采用升高电压减少电 流的方法来减少热损耗。 预计未来导线可用超导体从而避免电 流在导线上的热损耗。 电热的防止 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___ Ω 3.一个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______. 600J 600J 50 1.37A 5.两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