拓展1 焦耳定律-【帮课堂】九年级科学上册同步学与练（华师大版）

一、电流的热效应 （1）定义：电流通过导体时将电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。如：电流流过灯丝时，灯泡发热；电热毯通电后会发热…… （2）电热器：电烙铁、电熨斗、电炉、电饭锅、电暖器、电烤箱、电热水器等利用电流的热效应进行工作，所有的电热器都是把电能转化为内能。 二、电流通过导体时产生的热量多少跟什么因素有关 （1）焦耳定律：1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。焦耳定律是一个实验定律。它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。 （2）电热：①电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。 ②内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。 ③公式：Q=I2Rt. ④适用对象:凡是要计算电热，都应首选Q=I2Rt，可求任何电路中电流I通过电阻R时所产生的热量。 提出问题：电流通过导体产生的热量多少与什么因素有关？ 实验方法：控制变量法、转换法 猜想并进行实验：（1）探究电流产生的热量与电阻的关系 将两个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两电阻丝的电流相同，通电一段时间后，比较两个容器中U型管液面的高度变化情况，发现与右边容器相连的U型管液面高度变化更大一些。如图所示 注意：①本实验中电热的多少通过空气受热膨胀U型管两侧液面高度变化不同来反应，转换法的利用，故需要在U型管中装有等量的空气。 ②实验中U型管中装的液体是煤油，因为煤油比热容小，升温快，同时，煤油是绝缘体，不导电，具有安全性。 结论：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 （2）探究电流产生的热量与电流的关系 如图所示，两个密闭容器中的电阻丝阻值都是5Ω，在右侧容器的外部，将一个5Ω的电阻与这个电阻并联，因此通过左侧容器中电阻丝的电流大于通过通过右侧容器中电阻丝的电流。在通电时间相同时，观察两个U型管中液面高度的变化。发现与左侧容器相通的U型管液面变化更大一些。 结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 注意：实验中用电阻丝对空气加热可以缩短实验时间，并会使实验现象更加明显，实验中应使两容器密闭，不能漏气。 （3）探究电流产生的热量与时间的关系 如图所示，将这套装置接到电源两端，在通电过程中，只观察与左边容器相通的U型管的液面高度变化情况，发现随着通电时间越长，U型管中液面高度变化越大。 结论：在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。 1、焦耳24岁时，首先把电阻丝放入玻璃管内，做成一个电热器，然后把电热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时，从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化，同时，他用电流计测出电流的大小，焦耳把实验做了一次又一次，获取大量数据归纳得出焦耳定律。下列有关说法不正确的是（　　） A．焦耳定律只适用于电能全部转化为内能的电路 B．焦耳通过实验得到电流产生的热量与电流的二次方、电阻、通电时间成正比 C．焦耳实验时用水吸收的热量来替代电阻丝产生的热量，是用了转换法 D．科学教材上研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验与焦耳所做实验很大的不同是没有获取大量的数据得到关系式 2、如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻，小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是（　　）    A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关 B．通过R1的电流和通过R2的电流大小之比为2∶1 C．电阻R1两端的电压和两端的电压相等 D．通电后，A管的液面将会比B管的液面低 3、如图是探究“电流通过导体时产生的热跟什么因素”有关的实验装置，两个透明的容器中密封着等质量的空气。关于这一实验，下列说法正确的是（　　） A．该实验装置探究的是电流产生的热与电阻的关系 B．该装置用U形管中液体热胀冷缩来反应电阻放热的多少 C．若容器外电阻断路，则相同时间内，与没断比，左侧U形管中液面高度差小 D．若将左侧容器中电阻换成10Ω电阻后，可探究电流产生的热与电阻的关系 4、在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　） ①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的 ②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 ③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω ④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象