15.4 探究焦耳定律 课件-2023-2024学年沪粤版物理九年级上册

15.4探究焦耳定律 复习 电流做功的过程实质是能的转化过程： 电流通过电动机： 电流通过电灯： 电流通过电暖器： 电能转化为机械能 电能转化为光能 电能转化为内能 　　生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。 　　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。 电流的热效应 　　电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关? 提出问题 猜想与假设 活动 通电导体放出的热量跟哪些因素有关 I R t 设计实验 2、控制 R 、t 相同: 研究 I 变化对电热的影响 3、控制 I、R 相同: 研究 t变化对电热的影响 1、控制 I 、t 相同: 研究 R 变化对电热的影响 控制变量法 电流通过导体产热其中所产生的热既看不见也摸不着如何测量呢？ 转 换 法 R1=5Ω R2=10Ω 用温度计示数的变化来表示电流产生热量的多少。 （1）研究电热与电阻关系 R1=5Ω R2=10Ω 通电前，先记下瓶中煤油的初温，通电后，每经过相同相同的时间，读出两支温度计的示数，并将数据填写在表格中。 分析实验数据，可以得到实验结论： 在电流一定时，导体的电阻越大，产生的热量就 。 t0 t1 t2 t3 t4 R1= R2= 越多 温度t/℃ 电阻R/Ω 数据记录表 5 10 20 20 21 22 22 24 23 26 24 28 （2）研究电热与电流关系 实验电路图 A R2 R' S 选乙瓶中电阻丝做研究对象，保持电阻、通电时间不变，调节滑动变阻器改变电路中电流，记录温度计示数填入表格。 分析实验数据，可以得到结论： 在电阻一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量 。 越多 t0 t1 t2 t3 t4 I1= I2= 温度t/℃ 电流I/A 数据记录表 0.2 0.4 20 20 21 24 22 28 23 32 24 36 （3）探究电热与时间的关系 实验表明：通电时间越长，产生的热量越多。 焦耳（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。他的研究为能量守恒定律奠定了基础。 焦 耳 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。 热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律可用公式表示为： Q = I2Rt  焦耳定律 Q = I2Rt  Q — —热量— —单位：焦耳，符号J I— —电流— —单位：安培，符号A R— —电阻— —单位：欧姆，符号Ω t— —通电时间— —单位：秒，符号s 各字母意义及单位 5min内电阻丝上产生的热量： Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 Ω×300 s = 6 480 J 例：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: I =　 =　　　= 0.6 A U R 36 V 60 Ω 通过电阻丝中的电流： 解: 5min内电阻丝上产生的热量： Q = I2Rt =(0.2 A)2×100 Ω×300 s = 1200 J 通过某根100Ω的电阻丝的电流为0.2A，在5min内产生的热量是多少？ 电能和电热关系 1、在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等） 电能全部转化为热能，电功等于电热 结论： 电热：W=Q=UIt=I2Rt= 欧姆定律：U=IR 电热：Q=I2Rt 电热：Q=W=UIt 2、在非纯电阻电路中（如电动机） 电能大部分转化为机械能， 但不可避免的一小部分转化为热能。 （欧姆定姆不适用） U>IR W>Q W=E机+Q 电能：W=UIt 电热：Q=I2Rt 结论： 电热的利用 散热窗、散热片、散热风扇、通风等 电热的危害和防止 防止方法 电热的危害 用电器工作时不希望温度过高，否则会损坏用电器，影响使用寿命。 知识拓展 电流的三大效应 电流的磁效应 电流的热效应 电流的化学效应 发热材料PTC PTC是一种半导体陶瓷材料，它是以钛酸钡为主，掺入多种物质后加工而成的。它的发热效率较高，目前家用的陶瓷暖风机，陶瓷电热水壶等都使用了这种材料。 PTC有一个人为设定的温度。低于这个温度时，其电阻值随温度升高而减小；高于这个温度时，其电阻值则随温度升高而变大。利用这种特性，可以自动调节电热器的温度与电功率。 1、电流通过导体时，电转化为热的现象，叫电流的热效应。 2、焦耳定律：Q=I²Rt 3