18.4 焦耳定律 2023-2024学年人教版物理九年级全一册

第4节 焦耳定律 第十八章 电功率 1 观察与思考 生活中，许多电流接通电源后，都伴随热现象产生，这些热量是从哪里来的？ 2 电流的热效应 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。 　　生活中，利用电流热效应研究出的用电器叫电热器 3 电热器 1.主要部分——发热体 2.工作原理：电流热效应 发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的，电流通过电阻丝发出热量. 电烤箱 电热水壶 4 电流的热效应 思考：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? 5 问题：电流通过导体产生热的多少与什么因素有关? 猜想：与电阻、电流、时间有关 设计实验： 1．当一个物理量与多个因素有关，应用什么方法去研究？ 控制变量法 2．用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？ 转换法 液面高度反映空气温度的变化——反映产生热量的多少   实验探究 （控制容器内空气质量和温度相同） 6 实验1：研究电热与电阻关系 R1=5Ω R2=10Ω A 条件：容器相同，I 相同，t 相同 结论：I 和 t 相同时，R 越大，Q 越多。 现象：B 中液面上升多 B A 7 实验2：研究电热与电流关系 I = 2I1 A I R=5Ω R=5Ω R=5Ω I1 结论：R 和 t 相同时，I 越大，Q 越多。 现象：C 中液面上升多 条件：容器相同，R 相同，t 相同 D C 实验3：研究电热与通电时间关系 A R=5Ω 结论：R 和 I 相同时，t 越大，Q 越多。 现象：时间越长，液面上升越多 条件：容器相同，R 相同，I 相同 焦耳定律 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。 10 焦耳定律 Q = I2Rt 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。 公式： 电线和电炉串联，通过它们的电流是一样的，而电炉的电阻比电线的电阻大的多，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，在相同时间内电流通过电炉产生的热量比通过电线产生的热量大，因此电炉热而电线却不热。 11 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? 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。 想想议议 将规格都是“220V,100W”的一台电风扇，一台电视机和一个电熨斗，分别接入家庭电路中工作相同时间，问： （1）谁消耗的电能多？ （2）谁产生的热量多？ 纯电阻电路：电路中只有电阻，将电能全部转化为内能。 W= Q（电炉子、电暖器、电饭锅等） 非纯电阻电路：除电阻外，还含有电动机或电解槽等。将电能转化为内能外，还有部分电能转化为了机械能或化学能。 W = Q + E（电风扇、电吹风等） UIt =I2Rt+E 某电动机上标有“220 V 2 A”字样，它的线圈电阻为5 Ω，当它正常工作 1 min后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？若没有其他能量的损失，则得到多少机械能？ 解：消耗的电能：W总=UIt=220 V×2 A×60 s=26400 J 线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2 A)2×5 Ω×60 s=1200 J 得到的机械能：W机=W总-Q=26400 J-1200 J=25200 J 例题 电热的利用和防止 1.电热的利用 利用电热孵化器孵小鸡 用于加热 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。 很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。 2.电热的防止 电脑的微型风扇 电视机的后盖 1、电视机，收音机，电脑等家用电热器放置一段时间后，要通电，这是利用（ ）来驱潮。 2、电视机外壳的散热窗，计算机的散热扇，电冰箱放置时后背面与墙壁保持一定的距离。这是都因为为了防止（ ）带来的危害。 电热 电热 练一练 (1)在通电时间一定、电阻相同的情况下，电流通过导体产生的热量跟电流成正比 （ ） × (2)电热都是可以利用的，没有什么危害。（ ） × (3)电熨斗是利用电流的热效应工作的。（ ）