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18.4焦耳定理教学课件

发布时间:2014-01-03 15:46:45  

焦耳定律

冶溪中心学校刘召江
2013年12月12日

上周六,我们班刘炜琨同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作

业,不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业,电视机也
没打开,很高兴。 刘炜琨刚看过电视。 可是爸爸 用手一摸电视机后盖 后就发现,

生活中,许多用电器接通电源后,都伴有热现象产生。

1、 电流的热效应
电流流过导体时,导体就要发热,这种 现象叫做电流的热效应。

取暖器

热水器

饮水机

电熨斗

电烤箱

现象
电炉工作一段时间后, 电炉丝热得发红而用手 触摸电线却感觉不到热, 这是为什么?
电流流过导体产生的热量有多有少

提出问题:
电流产生的热量跟哪些因素有关呢?

电流的大小
猜想: 导体电阻的大小 通电时间

实验探究
研究电流通过导体产生的热量跟 实验目的: 哪些因素有关 实验原理: 当电流通过电阻丝时,电流产生的热 量就使瓶中的空气温度升高、体积膨 胀,导管里面原来一样高的液柱就会 逐渐上升.电流产生的热量越多,液 面就会上升得越高.我们可以通过管 中液面上升的高度显示电流产生热量 的多少.

实验方法:

控制变量法

转换法

实验探究

现象:右边液面上升得高些.
结论:电流和通电时间相同时,电阻越大,电流产生 的热量越多.

现象:左边液面上升得高些。 结论:电阻和通电时间相同时,电流越大,电流 产生的热量越多。

生活经验告诉我们

? 在电流和电阻相同时,通电 时间越长,电流产生的热量 越多。
综合:电流越大,电阻越大,通 电时间越长,电流产生的热量越 多.

焦耳通过实验得到了电流 产生的热量与电流电阻通 电时间的定量关系

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。

焦耳定律
1、内容: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。

2、公式:Q=I2Rt
注意:1、公式中的Q、I、R、t各物理量针对 的是同一段导体而言的; 2、计算时各物理量的单位:I—— 安, R——欧,t——秒,Q——焦。

3、焦耳定律的理论推导
电流通过导体时,如果消耗电能全
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Q就 等于消耗的电能W。

即: Q = W = Pt = UIt = = I2Rt=U2t/R

4、Q=I2Rt与W=UIt的区别
①在纯电阻电路中,这两个公式是通用的。 把电能只转化为内能 ②在非纯电阻电路中, W=UIt 公式求得的是 总消耗的电能; Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中 部分转发为内能的能量

即: W>Q

问题:在纯电阻电路中是电阻大产 生的热量多,还是电阻

小产生的热 量多? 2
Q=I Rt
? 如果是电流相等,那么就是电阻大产生的 热量多,如果是电压相等,那么就是电阻 小产生的热量多。

Q =U2t/R
具体问题选用不同的公式解决。切记! 切记!切记!

典型例题解析
【例1】用电炉烧水时,电炉丝热得发红,而跟电炉丝连接着 铜导线却不怎 么热,这是为什么? 电炉的电阻丝和铜导线是串联的,所以通过的电流相 等,,由于电炉丝的电阻比铜导线的电 阻大得多,根据焦耳 定律Q=I2Rt可知,在通电时间相同时,电炉丝产生的热量比 铜导线要多得多. 所以…… 例2.将一个电炉子的电炉丝截去一小段后再接入家庭电路 中,问在相同时间内是截去前产生的热量多,还是截去后 产生的热量多?

电炉丝截去前后,电炉丝两端的电压相等,截去后,电炉 丝的电阻变小,根据公式Q=U2t/R可知,在相同时间内截 去后产生的热量多。

例题3

? 一根60Ω的电阻丝接在36V 的电源上,在5min内共产生 多少热量?

例4 、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10秒钟, 求:1 )消耗的电能。 2 )产生的热量。 3)得到的机械能

例4 、一台电动机铭牌上标有 220V,1100W的字样,线圈的电阻为2 欧, 若这台电动机正常工作5分钟, 求:1 )消耗的电能。 2 )产生的热量。 3)得到的机械能

典型例题解析
【例5】在如图9-3-1所示的电路的方框内有一种发热装置, 它是由三段阻 值相同的电热丝组成,这个发热装置的电路 与方框外的电路相连接.当开关S掷到A点时 为高温,掷到B 点时为低温(电源电压不变),且在相同时间内,高温时产生 的热量是低 温时产生的热量的2倍,试在方框内画出它的电 路图.

图9-3-1

典型例题解析

4、电热的 利用和防止

电热器:利用电流的热效应制成的加热 设备 1、电热器的主要组成部分:发热体 2、发热体一般由电阻率大、熔点高的金属 丝绕在绝缘材料上做成的。 3、电热器的优点:清洁、无污染、热效 率高且便于控制和调节。
电热的防止:如电视机后盖上安装有散热窗

当堂检测
.电流通过导体时产生的热量跟__________成正比,跟导体 电流的平方 通电的时间 电阻 的____成正比,跟__________成正比,这个规律叫做焦耳 Q=I2Rt 定律,数字 表达式是_______. 热 .电热器是利用电流的__效应制成的,它的主要部件是 发热体 热量 ______.电流流过电热器所做的功全部用来产生____. .有两根金属电阻丝,电阻分别为5Ω和15Ω,将它们串联后 接在一个电源两端,它们的电 压之比为_____,在相同的时间 1∶3 1∶3 内产生的热量之比为______; 如果将它们并联

同一电源两极间 3∶1 ,通过它们的电流之比为____,在相等的 时间内产生的热量 之比为____. 3∶1

课时训练
.如图9-3-5所示,a、b相同容器中分别装有相同质量 的水,水中的电阻丝的阻值分别 为R1和R2,且R1< R2,则闭分开关S后,a、b容器中水温上 升较快的是 ( B) A. a容器中的水 B. b容器中的水 C. a、b容器中的水温上升的快慢一样 D.无法判断

图9-3-5

? 电吹风是现代家底常用的电器,图23是小华家中使用的电 吹风.使用过程中,她发现电吹风既可以吹热风,又可以吹冷 风.根据这个现象她断定:在电吹风中有带有风扇的是电动 机和可以发热的电热丝.根据电吹风能够单独输出冷风的 现象,她认为电动机和电热丝是并联的.图24是她根据现象 分析画出的两个电路图. ? (1)你认为上述两个电路,哪一个更符合实际情况. ? (2)小华查看说明书得知,该型号电吹风吹热风时的功率为 460W,吹冷风时的功率为20W,求电吹风正常工作且吹热风 时,电热丝的功率、电阻,及1min内电流通过电热丝所产 生的热量.

? 一电饭锅铭牌上标有“220V 1100W”字样。 (1)电饭锅正常工作时,它的电阻是多少 Ω? ? (2)在电饭锅内倒入质量为2kg、温度为 20℃的水,若把这些水加热到80℃,水最少 需要吸收多少热量? ? (3)为了加热这些水,电饭锅正常工作了 10min,它产生了多少热量? ? (4)是什么原因导致(2)与(3)中两个 热量值不相等?(说出一条即可)


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