18.4焦耳定律 --2023-2024学年人教版物理九年级上学期

—焦耳定律— 授课教师 1 8 . 4 生活中的物理 小明趁爸爸妈妈不在的时候偷偷看电视，然后在爸爸妈妈回来之前把电视关掉，做到神不知鬼不觉，可是聪明的妈妈，每次回到家里只要摸一下电视，就知道小明有没有看电视。 请问：聪明的妈妈是怎么做到的呢？ 电视机工作时会发热！ 生活中的物理 通电后，这些用电器会发热，为什么？ 1 电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 生活中有哪些关于电流热效应的现象？ 1 电流的热效应 电流通过导体时产生的热量跟哪些因素有关？ 思考一下 电流 通电时间 电阻 　　通过电炉丝和导线的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 1 电流的热效应 根据事实，作出猜想： 事实1：时间越长，电炉丝产生的热量越多。 猜想1：导体产生的热量可能与______________有关。 事实2：电炉丝发热，而跟电炉丝相连的导线却不太热。 猜想2：导体产生的热量可能与______________有关。 事实3：短路时电池过热被烧坏。 猜想3：导体产生的热量可能与______________有关。 电流大小 通电时间长短 电阻大小 控制变量法 1 电流的热效应 实验装置 讨论1： 当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？( ) 答:控制变量法 讨论2：用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？ (答:转换法) 电热—— 气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 1 电流的热效应 密封等量的空气，受热膨胀 　　产生的热量越多，空气膨胀越厉害，液面越高 　　电阻丝通电产生热量 1 电流的热效应 实验1：研究电热与电阻关系 1 电流的热效应 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。 1 电流的热效应 实验2：研究电热与电流关系 1 电流的热效应 实验2：研究电热与电流关系 　　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。 I = 2I1 I A R = 5 Ω R = 5 Ω R = 5 Ω I1 2 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．公式及单位： Q = I ² R t 热量 电流 电阻 时间 J A Ω S 公式： 意义： 单位： 焦耳[英] (1818－1889) 电功的公式：W=_______, UIt 当消耗的电能全部用来做功时， Q=W=UIt，根据欧姆定律可以得到Q=W=I2Rt. 思考与讨论 　　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?　　 答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律Q =I2Rt知，电流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。 2 焦耳定律 当电风扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能 　　W＞Q热 电能 内能+机械能 注意！ 只有当电能全部用来产生热量时，电功才等于电热。 电热与电功的关系 2 焦耳定律 例题　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? 解: 由欧姆定律得通过电阻丝的电流 由焦耳定律得 Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J 答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。 2 焦耳定律 练一练　某导体的电阻是2 Ω ，通过2A的电流时，1min产生多少焦耳的热量？ 解: 由焦耳定律得 Q = I2Rt =(2A)2×2 W×1×60 s = 480 J 答: 在 1min 内共产生480 J 热量。 想想议议 　　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。可是根据焦耳定律，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? 3 电热的利用和防止 1．电热的利用: 清洁卫生，无污染，热效率高，方便控制和调节温度。 电热水器、电饭锅、电熨斗、电孵化器等等。 电阻率大、熔点高的发热体。 电热器 优点: 主要部分: 利用电热孵化器孵出的小鸡 各种电热器