第18章 第4节 焦耳定律2024-2025学年人教版九年级全一册物理

第4节 焦耳定律 第十八章 电功率 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 1 灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？ 电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分，有什么感觉？ 生活中，许多用电器接通电源后，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，这个现象叫做电流的热效应。 1.概念：电流通过导体时，导体发热的现象，叫电流的热效应。 2.实质：电能转化为内能。 一、电流的热效应 3.一切导体中有电流通过时，都会发生电流的热效应。 电能转化为内能 电能转化成光能和内能 电能转化为机械能和内能 1.概念：电流通过导体时，导体发热的现象，叫电流的热效应。 2.实质：电能转化为内能。 一、电流的热效应 3.一切导体中有电流通过时，都会发生电流的热效应。 电能转化为机械能 电能转化为机械能 电能转化为化学能 充电制成铅蓄电池 一切导体中有电流通过时，都会发生电流的热效应。 一、电流的热效应 只要电流做功，就会有内能产生（放热），只是不同的用电器放热多少不同。 实质：电能转化为内能。 放热多 放热少 思考：电炉丝和串联的导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 一、电流的热效应 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？ 电炉丝 导 线 只要电流做功，就会有内能产生（放热），只是不同的用电器放热多少不同。 如果我们对导线和电炉丝的各个物理量进行测量，会发现它们主要的不同在于： 导线的电阻非常小，电炉丝的电阻非常大。 电阻？还有其它因素吗？ 【实验目的】 研究电流通过导体产生热的多少跟哪些因素有关？ 实验探究 【猜想假设】 1.可能与电阻有关。 2.可能与电流有关。 3.可能与通电时间有关。 电流越大，产生的热量越多。 通电时间越长，产生的热量越多。 电阻越大，产生的热量越多。 电炉丝 导 线 实验方法： 实验原理: 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量使容器中空气温度升高、受热膨胀，U形管中的液柱高度随之发生变化，电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。 控制变量法 【设计实验】 转换法 通过U形管中液面高度的变化 来判断产生热量的多少 在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 结论： 1. 探究导体产生的热量与 的关系 串联→控制电流相同 电阻 2. 探究导体产生的热量与 的关系 I左＞I右 I左 A R = 5 Ω R = 5 Ω R = 5 Ω I右 通过U形管中液面高度的变化 来判断产生热量的多少 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大， 这个电阻产生的热量越多。 结论： 控制变量法 转换法 左侧干路电流＞右侧支路电流 电流 ( 控制电阻相同 ) 影响电流产生热量多少的因素： 结论：电流通过导体产生的热量多少与电流、电阻和通电时间有关。 【猜想假设】 1.可能与电阻有关。 2.可能与电流有关。 3.可能与通电时间有关。 电流越大，产生的热量越多。 通电时间越长，产生的热量越多。 电阻越大，产生的热量越多。 　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，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 1.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。 2.公式： Q =I²Rt 3.单位： J A Ω s 英国物理学家焦耳通过大量的实验，最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的定量关系。 ▲电功与电热的关系: （1）电流只有流过纯电阻电路时（如电热毯、电炉、电烙铁、电熨斗等）， 电能全部转化为内能，电功等于电热。即： （2）电流流过非纯电阻电路时（如电风扇、电动自行车空调等)，则只有一部分电能转化成内能，所以W＞Q。消耗的电能：W =Pt=UIt ，产生的热量：Q=I 2Rt。 例：当电风扇工作时，消耗的电能主要转化为机械能 　　 W电=W机械 + Q热 电能 机械能+内能 而白炽灯绝大部分电能都转化为内能，只有很小一部分电能转化为光能，所以计算中也常把白炽灯看作纯电阻电路。 W电 = Q热 Q = I2Rt = (0.6 A)2×60 Ω×300 s= 6480 J 答： 　　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 电流的热效应 Q =I²Rt 电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 因为导线电阻很小（0.001~0.01Ω），而电炉丝电阻很大（几十到几百Ω），根据焦耳定律Q=I2Rt可知，导线与电炉丝串联，电流和通电时间相等，电阻很小的导线产生的热量很少，故感觉不到发热。 通过焦耳定律就可以解释小节开始的问题： 电流的热效应 Q =I²Rt 想想议议 　　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：不矛盾。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，只是它们成立的前提条件不同。 1.电热的利用 利用电热孵化器孵小鸡 用来加热、取暖 电饭锅 电热水器 电吹风 电磁炉 电熨斗 四、电热的利用和防止 利用电阻很大的电阻丝发热。 （纯电阻电路） 电阻较大——有利于发热 如：电视机的后盖有很多孔，是为了通风散热； 电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。 2.电热的防止 (2)电热的危害：用电器温度过高(电热过多) 轻则烧坏；重则引发火灾。 ① 设法减少产生的热量。 ② 设法散热。 （非纯电阻电路——主要将电能转化为内能之外的其它能量， 所以需要防止发热。 电热的防止——减少电能的无用损耗/减少电流热效应所带来的危害。 (1)防止措施： 1.一个20Ω的电阻，通过0.5A的电流，2min产生的热量为______ 。 一个40Ω的电阻，通过0.3A的电流，则通电_____min产生的热量为2160J。 2. 两个电热器的电阻之比为4︰3，通过的电流相等，在相同时间内产生 的热量之比为____；若两个电热器的电阻相同，通过的电流为1︰3， 在相等的时间里产生的热量之比为______。 3. 两根长度相同、粗细不等的镍铬合金电阻丝，串联以后接入电源两端， 相同时间内，两电阻丝的放热情况是（ ） A. 一样多 B. 较粗的电阻丝放热多 C. 较细的电阻丝放热多 D. 无法判断 10 C 1︰9 4︰3 计算练习 600J (一)焦耳定律的计算 （1）每分钟该电动机消耗的电能； （2）若该电动机线圈的电阻为0.4Ω，线圈每分钟产生的热量； （3）电动机每分钟所做的机械功。 1. 如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要把电能转化为机械能，还有部分能量在线圈中以热量的形式散失。现有一台电动机，当电动机两端电压为220V时，通过电动机线圈的电流为50A。计算： 6.6×105J 6×104J 6×105J (二) 电功与电热的区分 1.如图所示电源电压恒为3V，闭合开关S后，R1的电功率为3W， R2的电功率为4.5W。求： (1)通过R1的电流。 (2)电阻R2的阻值。 (3)整个电路在10s内产生的热量。 课作： 1A 2Ω 75J $$