6.3 焦耳定律-【教材解读】2023秋九年级上册初三物理（教科版)

第六章　电功率 １８５　 0  0 ３．焦耳定律 M  > M 知识点一　电流的热效应与什么因素有关 １．电流的热效应 (１)概念:电流通过导体时电能转化为内能的现象叫 做电流的热效应. (２)理解:电流的热效应是一种普遍现象,只要用电器 对电流有阻碍作用,电流通过用电器时就会发热,就 会有电能转化为内能. ２．实验探究:影响电流热效应的因素 【猜想与假设】 根据生活经验可以猜想:电流通过导体产生热的多少 可能跟导体的电阻、通过导体的电流以及通电时间 有关. 实验一:探究电流通过导体时产生热的多少与电阻的 关系 【设计并进行实验】 如图所示,两个透明容器中密封着等量的空气,U形管 中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化.两个密 闭容器中都有一段电阻丝,右边容器中的电阻比较大. 原理图 　　　 实物图 【实验现象及分析】  
连接电源,在通电时间、通电电流相同的情况下,发现 右边 U形管中的液面高度变化大于左边 U 形管中的 液面高度变化.说明右侧容器中的电阻丝产生的热 量多. > M  A *"') 电流的热效应在生活中的应用 如图所示的用 电 器 均 是 利用电流的热效应来工作的, 即都是把电能转化成内能的. 手机“发烧” 手机开始充电 时 用 手 摸 一下后壳,没感觉到热,充电 一段 时 间 后,手 机 后 壳 会 发 热,这 也 是 电 流 的 热 效 应 在 “作怪”. 物理　九年级　上册 １８６　 'F 实验中要注意的事项 (１)实验开始前要检查仪 器的气 密 性,并 让 两 U 形 管 中的液面相平. (２)做 完 第 一 个 实 验 时, 要停一段时间,让密封容器中 的温度降低到室温后再做第 二个实验. .4 控制变量法和转换法的应用 (１)探究电流通过导体时 产生热的多少与电阻的关系 时,要控制电流和通电时间相 等;探究电流通过导体时产生 热的多少与电流的关系时,要 控制电阻和通电时间相等. (２)在探究影响电流热效 应的因素时,产生热量的多少 是不能直接观察到的,但我们 可以利用转换法,通过观察 U 形管中的液面的高低来判断 导体产生热量的多少. 【实验结论】 在相等时间内,电流相同时,电阻较大的导体比电阻 较小的导体产生的热量多. 实验二:探究电流通过导体时产生热的多少与电流的 关系 【设计并进行实验】 在实验一装置上进行改进,把１０Ω的电阻丝换成两 个５Ω的电阻丝,并把这两个电阻丝并联,如图所示. 原理图 　　 实物图 【实验现象及分析】 连接电源,在电阻、通电时间相同的情况下,我们会看 到左边 U形管中的液面高度变化大于右边 U形管中 的液面高度变化.说明左侧容器中的电阻丝产生的 热量多. 【实验结论】 在相等时间内,电阻相同时,电流较大的电阻比电流 较小的电阻产生的热量多. 实验三:探究电流通过导体时产生热的多少与时间的 关系 【设计并进行实验】 在实验一装置上进行改进,把５Ω的电阻丝换成１０Ω 的电阻丝,如图所示. 综上,电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导 体的电流和通电时间有关.在通电时间相同时,导体 的电阻越大,通过导体的电流越大,产生的热量越多. 第六章　电功率 １８７　 0  0 知识点二　焦耳定律 >M  A１．内容 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. ２．公式:Q＝I２Rt 公式中各符号的意义及单位如下表所示. 符号 意义 单位 Q 电流通过导体产生的热量 焦耳(J) I 通过导体的电流 安培(A) R 导体的电阻 欧姆(Ω) t 通电时间 秒(s) ３．公式的理论推导 在消耗的电能全部用来产生热量的情况下,根据电功 的公式和欧姆定律的公式推导出来的结论与焦耳定 律一致. 当电流通过导体做功时,如果电能全部转化为内能, 而没有转化成其他形式的能量,则电流产生的热量Q 等于电流做的功(消耗的电能)W,即Q＝W ＝UIt. 又由欧姆定律I＝ U R 可得U＝IR,所以 Q＝W ＝ UIt＝IR􀅰It＝I２Rt. 理解和应用焦耳定律应注意的三个问题 (１)焦耳定律Q＝I２Rt是由实验总结出来的,只 要有电流通过导体,都可以用它来计算导体所产生的 热量. (２)在电流、通电时间一定时,电流通过导体产生 的热量跟电阻的大小成正比的结论才成立. (３)公式中各物理量都是对同一段电路或同一导 体而言的,也是对应于同一状态的;公式中的电流I的 单位用安培(A),电阻R 的单位用欧姆(Ω),通电时间 t的单位用秒(s),这样热量Q 的单位才是焦耳(J). 'F 焦耳定律的提出 焦耳 焦耳定律是一 个 实 验 定 律,是通过大量的实验数据总 结出来的. 英国物理学家 焦 耳 经 过 多年的研究,在大量实验的基 础上,