《焦耳定律》修改.ppt

焦耳定律 新课引入 灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？用手触摸电线却感觉不到热，这是为什么？ 　　生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。 　　电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 一、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? 　　电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 想想议议 提出问题：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 猜想： 通电时间 电流的大小 导体电阻的大小 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 实验原理: 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面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。我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量。 实验探究 控制变量法 实验1：研究电热与电阻关系 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 　　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。 现象：电阻较大的这边的空气柱上升较高。 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 　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。 现象：电流较大的这边的空气柱上升较高。 观察实验 　　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 焦耳在1818年12月24日生于英国曼彻斯特，他的父亲是一个酿酒厂主。焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教育。青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识了著名的化学家道尔顿。道尔顿给予了焦耳热情的教导。焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础。1840年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温。通过这一实验，他发现：导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比。四年之后，俄国物理学家楞次公布了他的大量实验结果，从而进一步验证了焦耳关于电流热效应之结论的正确性。因此，该定律称为焦耳—楞次定律。焦耳活到了七十一岁。1889年10月11日，焦耳在索福特逝世。后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳。 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 3．单位：焦耳（J） 注意：1、公式中的Q、I、R、t各物理量针对 的是同一段导体而言的； 2、Q与I的二次方成正比； 3、计算时各物理量的单位：I—— 安， R——欧，t——秒，Q——焦。 二、焦耳定律 　　1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即 　　Q = W = UIt = I2Rt 　　如：电暖器，电饭锅，电炉子等。 　　2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能： 　　W＞Q热 三、电能和电热关系 电能 内能+机械能 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: 例题 I =　 =　　　= 0.6 A U R 36 V 60 Ω 　　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。 1．电热的利用 利用电热孵化器孵小鸡 用来加热 　　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。 四、电热的利用和防止