16.3 焦耳定律 课件-2025-2026学年鲁科版九年级下册物理

2024鲁科版九下 16.3焦耳定律 导言 电暖器工作时，电热丝通过导线连接到电路中。为什么电热丝热得发红，而导线却几乎不发热? 一、电流的热效应 电流的热效应 在生产生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现产生。电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。 通用公式 电暖器的电热丝和导线中通过的电流相同，电热丝热得发红，说明电丝的温度比导线高，电流在电热丝上产生的热量更多。电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关? 观察与实验 两个通明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右速容器中电照丝的电阻比较大。 两个烧瓶中盛着等量的煤油，温度计显示煤油的温度。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝。烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小;烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。 将两瓶中的金属丝串联起来接到电源上。由于电路没有分支，通过两段金属丝的电流相同。 通电一定时间后,比较两瓶中煤油温度的变化。你看到的现象说明了什么? 烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，通电一定时间，观察煤油温度的变化。移动滑动变阻器，改变通过金属丝的电流，再通电相同的时间，比较两次烧瓶B中煤油温度的变化。你看到的现象说明了什么? 实验表明，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 在通电时间和电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。 二、焦耳定律 焦耳定律 英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系: 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。 这个规律叫做焦耳定律(Joule law)。 单击此处编辑母版标题样式 焦 耳 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：I—安，R —欧，t —秒，Q —焦. 4. 理论推导: 如果消耗的电能全部转化为内能，则有：Q= W 又因：W＝UIt，U＝IR 所以：Q=W=UIt=IR · It =I2Rt 单击此处编辑母版文本样式 二级 三级 四级 五级 公式辨析 电流遇过导体时、如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt。再根据欧姆定律得出 U= IR，就得到 Q=I2Rt。 可见，在消耗的电能全部用来产生热量的情况下，根据电功的公式和欧姆定律的公式推导出来的结论与焦耳定律一致。 电暖器原理 电暖器的电热丝通过导线接到电路中，导线中的电流跟电热丝中的的相等。通过前面的学习我们已经知道，导线的电阻很小，1m 长的导线的阳不过百分之几欧姆，而电热丝的电阻要比导线大得多，可达几十欧婀所以，尽管通过的电流相等，电热丝热得发红，导线却几乎不热。 若电流通过用电器，电能没有全部用于产生热量，如电动机转动时消的电能大部分转化为机械能，则消耗的电能大于电流产生的热量。 三、案例与问题 案例 将某电熨斗接入220V的电路中，正常工作时，其电阻丝的电阻为44Ω，则该电熨斗在 10 min 内会产生多少热量? 分析 根据欧姆定律可求出通过电阻丝的电流，根据焦耳定律可求出该电斗在 10min 内产生的热量。 解答 通过电阻丝的电流 I=U/R=220V/44Ω=5A 该电熨斗在10 min 内产生的热量 Q=I2Rt=(5A)2x44Ωx10x60s=6.6x105J 思考与讨论 额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时相同时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，相同时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事? 四、电热的利用与防止 利用 生产生活中经常用到电热。家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，农业上的植物培养室，都是利用电热的例子。中国传统艺术珍品一烙画，起初是用火烧热烙铁在物体上熨出烙痕作画，使用电烙笔后可更方便地控制温度，极大地促进了烙画艺术的发展。 防止 但是，很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。过多的电热如果不能及时散失，会产生许多安全隐患。电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性，要保证其稳定地工作就必须进行有效散热。例如，电脑通过安装风扇散热一些手机利用铜片、石墨散热片、热管等散热。 五、动手动脑学物理 教材习题 1.将额定功率相等的电视机、电风扇和电烙铁接入家庭电路中，使它们正常工作相同的时间，电流通过它们产生热量最多的是哪个用电器?为什么? 2.在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来。有人把导线简单地拧在一起，这样会使得连接处电阻增大，导致连接处比别处容易发热，甚至引起火灾。这是为什么? 3.某电炖锅的额定电压为 220V，额定功率为 300W。该电炖锅正常工作1h，消耗的电能是多少?产生的热量是多少? 教材习题 4.一台电动机的额定电压是220V，电阻是1Ω，正常工作时，通过的电流是5A。该电动机正常工作100s，电流通过它产生的热量是多少?消耗的电能是多少? 5.某校师生自制了一台电烤箱，电烤箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生 6.6x10J的热量。求这台电烤箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。 6.一位同学和家人一起外出野炊，要做饭时发现没带生火工具。这位同学将口香糖的锡箔纸剪成了如图所示的形状，在确保安全的情况下将两端分别接在干电池正、负极上，成功生火。你知道锡箔纸什么位置的温度最高、最适合生火吗?说明你判断的理由。 7.电流的热效应有时对我们有益，我们可以利用它;有时对我们有害，我们就要做好防范，减少电流导致的发热或尽快散热。请分别列举两个实例。 六、链接与扩展 特高压输电 特高压输电网被人们称为“电力高速公路”，解决了大容量远距。电力输送的难题。特高压输电技术是指电压等级在交流1000 kV直流 ±800kV及以上的输电技术，具有输送容量大、距离远、效装高和损耗低等技术优势。 早自1986年，我国就开始了对特高压技术的跟踪研究。2018年竣工的昌吉-古泉 ±1100kV特高压直流输电工程(图16-3-8)是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。我国特高压技术标准已经成为国际标准，实现了“中国创造”和“中国引领” 你知道为什么要采用特高压输电技术吗?关于特高压输电，你还了解哪些信息? 谢谢 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $