18.4 焦耳定律- 2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第4节 焦耳定律 生活中电的热现象 　　生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。 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。 一、 电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关? 实验装置 控制变量法 转换法 研究方法： 猜想假设 1.可能与电流有关; 2.可能与电阻有关; 3.可能与通电时间有关。 问题 电炉丝与导线串联接到电路里，通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却不怎么热？ 电流通过导体时产热的多少与通电时间的关系 在阻值和电流不变的情况下，通电时间越长电流产生的热量越多。 结论： 电流通过导体时产热的多少与电阻大小的关系 在通电时间和电流大小相同的情况下，电阻的阻值越大产生的热量越多。 结论： 电流通过导体时产热的多少与电流大小的关系 在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过电阻的电流越大产生的热量越多。 结论： 　　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。 焦 耳 二、 焦耳定律 焦耳（J） 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。 二、焦耳定律： 公式 Q = I2Rt  单位 焦耳定律适用于任何用电器中的热量的计算。 1J=1A2•Ω•s 非纯电阻电路：W总＞Q放 (W总＝UIt =W其他＋Q放) 注意： 两类用电器 （1）纯电阻用电器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器，如电饭煲、电炉等单纯用来加热的用电器. （2）非纯电阻用电器：电流通过导体时只有部分电能转化为内能的用电器，如电风扇、电视机等用电器在工作时，除部分电能转化为热能外，大部分电能会转化成其他形式的能. 纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt= t=I2Rt U2 R 　　1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即 　　Q = W =Pt = UIt = I2Rt= t U2 R 如：电暖器，电饭锅，电炉子等。 　　2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能： W总 ≥ Q热 电能 内能+机械能 W总＝UIt Q放=I2Rt 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 可知 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。 导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？ 课本101页 三、焦耳定律公式的应用 想想议议（课本101页） 　　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? 　　答：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，用 U ²t/R比较；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,用I ²Rt比较 ，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。 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: =0.6A×0.6A×6Ω×300s 三、焦耳定律公式的应用 动手动脑学物理（教材P102 ） 1. 2. 解：由于 R=2Ω I=2A t=1min=60s 所以 Q=I2Rt =2A×2A×2Ω×60s =480J 答：1min产生的热量是480J 解：由于 P=450W t=1min=60s 又由于电饭锅是纯电阻用电器， 所以其正常工作时 Q=Pt = =27000J 答;每分钟产生2.7×104J 450w×60s 3. 三、焦耳定律公式的应用 Q=I²Rt 作业 P102 4 P102 4 解： ① 由于 W=Q=6.6×104J t=1min=60s =1.1×103w ② 又由于 I=5A =44Ω 答：略 解： ① 由于 U=220V R=1210Ω =40W ② 又由于t=10min=10×60s=600s Q=Pt= 40W×600S =24000J 答：略 四、 电热的利用和防止 电流通过导体时，使导体只发热的用电器称为电热器,这类用电器是利用电流的热效应工作的，电热器的主要部分是发热体。 发热体是由电阻率较大， 熔点较高的材料制成的。 　　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。 利用电热孵化器孵小鸡 　　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。 散热孔（窗） 散热风扇 电热有利的一面： 电热有害的一面： 减小电热产生的危害： 1.减小电阻，更换导线； 2.加快散热（散热孔、散热片、散热风扇等） 取暖、加热食物等 轻则用电器烧坏；重则引发火灾。 5.电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉. （1）列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例； （2）列举两个生活或生产中防止电流热效应产生危害而采取的措施. 6.在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾.这是为什么？ 解：导线相互连接处的电阻大.根据电流的热效应跟电阻大小的关系，在通电时间和电流大小相同的情况下，接入电路的电阻越大，发热越多，温度越高，这样长时间工作会加速老化，甚至引起火灾. Lavf56.40.100 $$