15.4 探究焦耳定律 -2024-2025学年沪粤版物理九年级上册

15.4探究焦耳定律 你经历过吗？ 生活中，许多用电器都利用了电流的热效应。请举例说明。 一、电流的热效应 电流通过导体时，导体会发热的现象，叫做电流的热效应。 定义 思考：电热器的电热丝和导线通过电流相同，为什么电热丝热得发红，而导线却几乎不发热? 问题：通电导体放出的热量跟哪些因素有关? 二、探究通电导体放出的热量与哪些因素有关 提出问题：通电导体放出的热量跟哪些因素有关? 猜想与假设： 跟通过导体的电流大小有关 跟导体电阻大小有关 跟通电时间有关 设计实验： 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.实验中通过观察什么现象来比较电流产生的热量的多少？这种研究方法叫什么法？ 转换法 答：观察温度计的示数变化表示热量的多少。   控制： 电流相同，时间相同 （初始温度相同、等质量煤油的锥形瓶） 电路图： A B  实验1：探究导体产生的热量跟电阻的关系 控制： 电路图： 电阻相同，时间相同 （初始温度相同、等质量煤油的锥形瓶） A B  实验2：探究导体产生的热量跟电流的关系 控制： 电流相同，时间相同 结论： 现象： 当电流和通电时间一定时，导体电阻越大，产生的热量越多。 B 瓶中温度上升多 实验1：探究导体产生的热量跟电阻的关系 控制： 电阻相同，时间相同 结论： 现象： 当电阻和通电时间一定时，导体电流越大，产生的热量越多。 A瓶中温度上升多 实验还表明：导体产生的热量还与通电时间有关， 实验2：探究导体产生的热量跟电流的关系 当电阻和电流一定时，导体通电时间越长，产生的热量越多。 通电导体产生的热量与导体的电阻、通电电流大小、通电时间 有关 综上所述： 英国物理学家焦耳在大量实验的基础上，于1840年最先得出了电热与电流、电阻、通电时间的关系，也就是后来著名的焦耳定律。 我焦耳发现的！ 三、焦耳定律 1、内容： 2、公式： 3、单位： 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 Q = I² R t 适用于所有电路。 Q—热量—J I —电流—A R—电阻—Ω t —通电时间—s 4.电功和电热的关系 (1)在纯电阻电路 (只有电阻电热器的电路)中：（电能全部转化为内能）如：电暖器，电饭锅，电炉等。 W = Q W= UIt =Q=I2Rt (2)在非纯电阻电路中：如当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电机械能 . W > Q （W= UIt） > （Q=I2Rt） 电能 → 内能 电能 → 内能+其他形式的能 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? 例题 解: Q = I²Rt =(0.6 A)²×60W×300s = 6480 J 答: 在 5min 内共产生 6480J 热量。 = 例题 某电动机上标有“220 V 2 A”它的线圈电阻为 5 Ω，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？ 解：消耗的电能W总=UIt=220V×2A×60s=26400J 线圈中产生的热量Q=I2Rt=(2A)2×5 Ω×60s=120J 得到的机械能W机=W总－Q =26400J－120J=25200J 1、电热的应用： 1）电热器是利用电热的主要设备，它是利用电流的热效应制成的  2）电热器的主要工作部分是发热体，发热体需要用电阻大、熔点       高的金属导体制作。     3）电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场电孵化器等，都是电热器 四，电流热效应的应用与控制 18 (1)电热的危害:轻则绝缘体老化，用电器烧坏；重则引发火灾。 (2)防止措施有： ① 设法减少产生的热量。 ② 设法散热。 投影仪的散热窗 电脑CPU的 散热片和风扇　 主板上的散热片 2、电热的控制： 　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。 19 课堂小结 例题 下列情况中属于防止电热危害的是(      ) A．电视机背后有散热窗 B．家用电器长时间停用，隔一段时间应通电一次 C．大型爆破工程，用电热装置引发炸药 A 例题 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏，线圈的电阻为2欧,线圈中的电流为10安,若这台电动机正常工作1秒钟，求：(1)消耗的电能W。(2) 产生的热量Q。(3)如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？ 已知：电动机     U=380V       I=10A         R=2Ω           t=1s 求：    1）W        2）Q        3)W机 解：1 ）W＝UIt＝380V×10A×1S＝3800J 2 ） Q＝I2Rt＝(10A)2×2Ω×1S＝200J 3 ） W机＝W-Q＝ 3800J-200J＝3600J 总结 1、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟 _____________成正比，跟_____________成正比，跟_____________成正比。 2、公式： Q = I ² R t 3、探究实验的方法： _________法 控制变量 转换法 液体吸热，观察升高的_____ 气体（或液体）受热_____ 电流的二次方 导体的电阻 通电时间 温度 膨胀 电能和电热的关系 纯电阻电路 非纯电阻电路 适用 不适用 欧姆定律 电流表达式 原因 消耗电能 电流生热 只有电阻阻碍电流 还有其他阻碍因素（高中） UIt = I ²Rt = U ²/Rt UIt = I ²Rt = U ²/Rt UIt I ²Rt 再见！ $$