15.4 探究焦耳定律 （课件）2024-2025学年沪粤版物理九年级上册

第4节 探究焦耳定律 第十五章 电能与电功率 九年级物理（初中） 电热器 电热器是将电能转换成内能的设备，与原来传统燃料发热相比，具有清洁卫生、没有污染、热效率高、方便控制和调节温度的优点，被广泛应用于日常生活中。 电流的热效应 电流通过导体，使导体发热的现象，叫做电流的热效应。 + 通电导体放出的热量跟什么因素有关？ 猜想与假设： ①跟通过导体的电流大小有关 电炉丝：镍铬合金丝 导线：铜线 串联 热 冷 ②跟导体的电阻大小有关 ③跟通电时间有关 实验方法： 控制变量法 通电导体放出的热量跟电阻的关系 ——控制电流、通电时间相同 油 用油温的变化来表示油吸收热量的多少，从而反映电阻丝发出热量的多少 转换法 思考： ①为什么要用油而不用水？ 油是绝缘体，且比热容较小，吸收热量后温度变化较明显。 ②油的质量需要相等吗？怎样比较油吸收热量的多少？ 质量相等 设计实验： 通电导体放出的热量跟电阻的关系 ——控制电流、通电时间相同 另一种设计： 利用U型管液面高度差的大小表示容器中空气温度变化的多少：液面高度差越大，空气吸收的热量越多，即电阻丝发出热量越多。 空气 通电导体放出的热量跟电阻的关系 ——控制电流、通电时间相同 结论： 当电流、通电时间一定时，导体的电阻越大， 产生的热量就__________。 越多 通电导体放出的热量跟电流的关系 ——控制电阻、通电时间相同 设计实验： 或 通电导体放出的热量跟电阻的关系 ——控制电流、通电时间相同 结论： 当电阻、通电时间一定时，通过导体的电流越大， 产生的热量就__________。 越多 实验还表明：当电阻和电流一定时，通电时间越长， 产生的热量就越多。 焦耳定律 Joule's law 电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。 焦耳 我焦耳发现的！ Q = I2Rt A Ω s J 英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定电热跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 想一想 焦耳定律是在实验的基础上总结出来的，你能用电功率的公式把它推导出来吗？ Q=W =UIt I= U R U=IR =I2Rt = U2 R t 例题 某电热器接在220V的电源上，其电阻是100Ω，则通电8min能产生多少热量？ 解： I= U R = 220V 100Ω =2.2A 8min=480s Q = I2Rt =(2.2A)2×100Ω×480s=2.3232×105J = U2 R t 或 Q = I2Rt = (220V)2 100Ω ×480s =2.3232×105J 答：略。 2.某一家用电饭煲的铭牌上标有“220V 500W”字样，计算一下它的电阻丝的电阻是多少？假如每次煮饭要用20min，消耗了多少电能？ 解： R= U2 p = (220V)2 500W =96.8Ω W=pt=500W×20×60s=6×105J 答：略。 多档位电热器（2档位串联型） 某中学为解决同学们的饮水问题，新购置了一批台式饮水机，其铭牌如下表所示，图是饮水机的电路图，S是用感温材料制造的温控开关。 （1）求电阻R1和R2的阻值。 （3）正常工作时该饮水机将热水罐中0.6kg，18℃的水加热到93℃，用时6min，计算该饮水机加热状态时的效率。 额定电压 220V 保温功率 100W 加热功率 500W 220V 多档位电热器（2档位并联型） 下面的图表是从某台电热饮水机的说明书上收集到的信息。经分析得知，电热饮水机有加热和保温两种工作状态，求： （1）电热饮水机在保温状态下正常工作时的电流。（计算结果保留两位小数） （2）电热饮水机保温2h产生的热量？ （3）电阻R1、R2的阻值。 220V 热水箱容量 2L 额定电压 220V 加热功率 400W 保温功率 40W 电流热效应的应用 电流热效应的控制 电热的危害 绝缘材料老化 导体温度过高 小结 Lavf58.29.100 Lavf58.7.100 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 Lavf58.50.100 $$