人教版初中物理九年级全一册 焦耳定律 名师教学PPT课件
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8－1889)
焦耳定律
焦耳定律: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。
公式: Q = I ²R t
意义: 热量 电流 电阻 时间
单位: J A Ω S
例题
例1:流过一根10欧姆的电阻丝的电流为 2安培,问这根电阻丝在30秒内产热多少?
电流的大小 猜想: 导体电阻的大小
通电时间
实验探究
实验目的:
研究电流通过导体产生的热量跟 哪些因素有关
实验方法: 控制变量法
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 液面上升的高度比较电流产生的热量.
真相只有一个!让我来告诉你 吧!
因为电视机还在发热! 生活中,许多用电器接通电 源后,都伴有热现象产生。
能电
的热
装器
置 。
:
利 用
电
流
做
功
将
电
能
转
化
为
内
电热器
电电热油流的热效电应炉:
电暖器
汀
通电导体发热的现象
热得快
电水 壶
电熨 斗
电饭锅
一、电流的热效应
导体中有电流通过的时候,导体要发热,电能 转化成内能,这种现象叫做电流的热效应。
解题格式:
已知: 电阻R=10Ω,电流I=2A,时间t=30s
求: 电热Q
解:由焦耳定律: Q=I2Rt=(2A)2×10 Ω×30 s=1200J
答: 这根电阻丝共产热1200J。
例题
一根 30 Ω 的电阻丝接在 24 V的电源两端,在 10 min内共产生多少热量?
解:
I=
U R
=
24 30
V Ω
求:
电流I
由焦耳定律:
解:
Q=I2Rt
所以:I=（Q/Rt）1/2
=（1.8×104/（50Ω×10s））1/2
=6（A）
答: 这根电阻流过的电流为6安培。
例题 2 有一电动机,它正常工作时的电阻为5Ω,电 流为5A,正常工作的电压为220V,通电10min, 电动机消耗的电能为多少?产生的热量为多 少?有多少电能转化为机械能?
1.某导体的电阻是2Ω,通过2A的电流 时,1min产生多少焦耳的热量?
解:产生的热 量:Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×60s=480 J 若电流变为原来的2倍,其它条件不变,则电热
是原来的_______4倍
谢谢观看！
为什么电炉丝热的发红,而导线却几乎不发热?
原因:导线电阻远小于电炉丝电阻,产生的热量少。
若电流做的功全部用来产生热量即Q = W
又∵W = UIt
根据欧姆定律U = IR
∴Q = W = UIt = I2Rt
3.电流产生热量的其他表达式
U U2
Q=W=Pt=UIt=U
——
R
t=
—R——t
想想议议
实验结论
结论1. 在通电电流和通电时间相同的条
件下,电阻越大,电流产生的热量越多。
结论2. 在电阻和通电时间相同的条件下,电
流越大,电流产生的热量越多。
结论3. 在通电电流和电阻相同的条件下,通
电时间越长,电流产生的热量越多。
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。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。
2.电热器是利用电流的热__效应制成的,它的主要部件是 发__热__体__.电流流过电热器所做的功全部用来产生热__量__.
3.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__1_∶__3,在相同的时间 内产生的热量之比为__1_∶__3_; 如果将它们并联同一电源两极间 ,通过它们的电流之比为__3_∶_,在1 相等的 时间内产生的热量 之比为_3_∶__1.
答:根据公式P=I2R可知,在电流相等时,电阻越大, 电功率越大。导线相互连接的位置接触电阻比较 大,因而电能转化为热的功率也较大,造成此处比 别处更容易发热,加速老化甚至引起火灾.
4.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A的电流时,每 分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作 时的电阻。
解:消耗的电能:
W= UIt =220V×5A×600s=6.6×105J 电热Q = I2Rt =(5A)2×5Ω×600s=7.5×104J 转化为的机械能:E机=W－Q=6.6×105J －7.5×104J
=5.85×105J
四、电热的利用和防止
1．电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
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。
练习
焦耳定律是反映电流的 热 即电 能转化为内 的规律。
效应的规律,
一电炉的电阻是100 Ω ,通电时间10秒钟产生的热量为
4×105J,通过这个电炉的电流是 20 A
电流通过电风扇做功时, 电 能转化为 内 能 和 机械能,如果电流做功3.6×106J,电风扇获得的机 械能一定 小于3.6×106J
结论二:
在电阻和通电时间相同的条件 下,电流越大,电流产生的热量越多。
(3)研究通电时间对产生热量的影响
• 要研究通电时间对产生热量的影响,应该
控电流 电阻
通电时间
•制
和
不变,改变
。
由生活经验知道,同一个电热器（电阻
一定）,电流不变时,通电时间越长,产生
的热量越多。
结论三:
在通电电流和电阻相同的条件 下,通电时间越长,电流产生的热量 越多。
2．电热的危害 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。
电热的防止
电脑中的CPU在工作时要 产生热,如果过热就会损 坏芯片,所以要在芯片上 加装散热片和风扇.
当堂检测
1.电流通过导体时产生的热量跟_电__流__的__平__方_成正比,跟导体 的_电__阻_成正比,跟__通__电__的__时__间成正比,这个规律叫做焦耳 定律,数字 表达式是__Q__=_I_2R_.t
电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等
(2)列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害 而采取的措施
电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机 外壳有许多散热片等。
例题有2 一电动机,它正常工作时的电阻为 5Ω,电流为5A,正常工作的电压为220V, 通电10min,电动机消耗的电能为多少? 产生的热量为多少?有多少电能转化为 机械能?
2．当电扇工作时,消耗的电能主要转化为电
机的机械能:
电能 内能+机械能
W＞Q热
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 热,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 = IR It = I2Rt
考考你:
电炉丝和导线通过的电流相同。
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;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。所以我们在应用公式时应该特 别注意条件。
三、电能和电热关系
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 = UIt = I2Rt
如:电暖器,电饭锅,电炉子等。
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算,对只存在电流热效应
的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t=I2Rt来计算热量.
电热器就是利用电流的热效应工作的 电热器的主要组成部分是发热体。 发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝
缠绕在绝缘材料上制成的。
想想议议
电炉丝和导线通过电流相同,为什么电炉丝热得 发红,而导线却几乎不发热?
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
提出问题:
电流通过导体产生的热量跟哪些因素 有关呢?
解:消耗的电能:
W= UIt =220V×5A×600s=6.6×105J
电热Q = I2Rt =(5A)2×5Ω×600s=7.5×104J 转化为的机械能:E机=W－Q=6.6×105J －7.5×104J
=5.85×105J
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?
KW▪h h
KW
P = UI
IP U
UP I
P UI IR • I I 2R
I ——安 A U —— 伏 V P ——瓦W
U U2 P UI U •
RR
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)列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例
A
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。
结论一:
在通电电流和通电时间相同 的条件下,电阻越大,电流产生的热 量越多。
实验2:研究电热与电流关系
R = 10 Ω
10 Ω
I
10 Ω
10 Ω
A
R = 10 Ω I1
I = 2I1
R = 10 Ω
在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过一 个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越 多。
解:电烘箱的功率:
P W Q 6.6104 J 1.1103 W t t 60s
电阻丝工作时的电阻值:
R
P I2
1.1103 J (5A)2
44
2.一只额定功率是450w的电饭锅,在额定电压下使用,每分钟 产生多少热量?
解:电饭锅是纯电阻电路 所以,每分钟产生的热量:
Q=W=Pt=450W×60s=27000J
=
0.8
A
Q = I2Rt
=(0.8 A)2×30 Ω ×600 s
= 11520 J
答: 在 10 min 内共产生 11520 J 热量。
例题
例2:一根50欧姆的电阻丝工作了10秒钟后产 生1.8×104焦耳的热量,问流过这根电阻丝的 电流是多少?
解题格式:
已知: 电阻R=50Ω,热量Q=1.8×104J,时间t=10s
3.一只电烙铁的额定电压是220V,在额定电压下工作时的电阻是 1210Ω,它的额定功率有多大?在额定电压下通电10min产生多少 热量?
解:电烙铁的额定功率:
P额
U额 2
（220 V）2
40W
R 1210
因为电烙铁消耗的电能全部用来发热,所以产生的热量
Q=W=Pt=40W×10×60s=24000J
第十八章 第４节
焦耳定律
王红霞 沙湾三中
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。 可 是 用手一摸电视机后后盖就发现,刘炜琨刚看 过电视。
1
2
真相只有一个!刘炜琨看 了电视!请问我是根据什 么判断出看了电视的呢?
演示实验
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
实验装置
3.设计实验、验证假设
• (1)研究电热器电阻的大小对产生热量的影响 • 要研究电阻对产生热量多少的影响,应该
控制 电流 和 通电时间不变,则可以让两 个阻值不同的电阻 串（联串联／并联）后接
入电路。
实验1:研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω
电能、电功
1．W＝W2－W1 （KW ▪h)
月末电能表示数减去月初电表示数
2、W n N
(KW▪h)根据电能表转数计算消耗的电能多
3、W UIt Pt
若U用V,I用A,t用s,则电能（电功）的单 位是J（焦）
P= W t
电功率（快慢）
W = Pt
t W P
W ——焦耳（J） t —— 秒（s） P ——瓦特（W）
焦耳定律
焦耳定律: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。
公式: Q = I ²R t
意义: 热量 电流 电阻 时间
单位: J A Ω S
例题
例1:流过一根10欧姆的电阻丝的电流为 2安培,问这根电阻丝在30秒内产热多少?
电流的大小 猜想: 导体电阻的大小
通电时间
实验探究
实验目的:
研究电流通过导体产生的热量跟 哪些因素有关
实验方法: 控制变量法
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 液面上升的高度比较电流产生的热量.
真相只有一个!让我来告诉你 吧!
因为电视机还在发热! 生活中,许多用电器接通电 源后,都伴有热现象产生。
能电
的热
装器
置 。
:
利 用
电
流
做
功
将
电
能
转
化
为
内
电热器
电电热油流的热效电应炉:
电暖器
汀
通电导体发热的现象
热得快
电水 壶
电熨 斗
电饭锅
一、电流的热效应
导体中有电流通过的时候,导体要发热,电能 转化成内能,这种现象叫做电流的热效应。
解题格式:
已知: 电阻R=10Ω,电流I=2A,时间t=30s
求: 电热Q
解:由焦耳定律: Q=I2Rt=(2A)2×10 Ω×30 s=1200J
答: 这根电阻丝共产热1200J。
例题
一根 30 Ω 的电阻丝接在 24 V的电源两端,在 10 min内共产生多少热量?
解:
I=
U R
=
24 30
V Ω
求:
电流I
由焦耳定律:
解:
Q=I2Rt
所以:I=（Q/Rt）1/2
=（1.8×104/（50Ω×10s））1/2
=6（A）
答: 这根电阻流过的电流为6安培。
例题 2 有一电动机,它正常工作时的电阻为5Ω,电 流为5A,正常工作的电压为220V,通电10min, 电动机消耗的电能为多少?产生的热量为多 少?有多少电能转化为机械能?
1.某导体的电阻是2Ω,通过2A的电流 时,1min产生多少焦耳的热量?
解:产生的热 量:Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×60s=480 J 若电流变为原来的2倍,其它条件不变,则电热
是原来的_______4倍
谢谢观看！
为什么电炉丝热的发红,而导线却几乎不发热?
原因:导线电阻远小于电炉丝电阻,产生的热量少。
若电流做的功全部用来产生热量即Q = W
又∵W = UIt
根据欧姆定律U = IR
∴Q = W = UIt = I2Rt
3.电流产生热量的其他表达式
U U2
Q=W=Pt=UIt=U
——
R
t=
—R——t
想想议议
实验结论
结论1. 在通电电流和通电时间相同的条
件下,电阻越大,电流产生的热量越多。
结论2. 在电阻和通电时间相同的条件下,电
流越大,电流产生的热量越多。
结论3. 在通电电流和电阻相同的条件下,通
电时间越长,电流产生的热量越多。
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。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。
2.电热器是利用电流的热__效应制成的,它的主要部件是 发__热__体__.电流流过电热器所做的功全部用来产生热__量__.
3.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__1_∶__3,在相同的时间 内产生的热量之比为__1_∶__3_; 如果将它们并联同一电源两极间 ,通过它们的电流之比为__3_∶_,在1 相等的 时间内产生的热量 之比为_3_∶__1.
答:根据公式P=I2R可知,在电流相等时,电阻越大, 电功率越大。导线相互连接的位置接触电阻比较 大,因而电能转化为热的功率也较大,造成此处比 别处更容易发热,加速老化甚至引起火灾.
4.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A的电流时,每 分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作 时的电阻。
解:消耗的电能:
W= UIt =220V×5A×600s=6.6×105J 电热Q = I2Rt =(5A)2×5Ω×600s=7.5×104J 转化为的机械能:E机=W－Q=6.6×105J －7.5×104J
=5.85×105J
四、电热的利用和防止
1．电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
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。
练习
焦耳定律是反映电流的 热 即电 能转化为内 的规律。
效应的规律,
一电炉的电阻是100 Ω ,通电时间10秒钟产生的热量为
4×105J,通过这个电炉的电流是 20 A
电流通过电风扇做功时, 电 能转化为 内 能 和 机械能,如果电流做功3.6×106J,电风扇获得的机 械能一定 小于3.6×106J
结论二:
在电阻和通电时间相同的条件 下,电流越大,电流产生的热量越多。
(3)研究通电时间对产生热量的影响
• 要研究通电时间对产生热量的影响,应该
控电流 电阻
通电时间
•制
和
不变,改变
。
由生活经验知道,同一个电热器（电阻
一定）,电流不变时,通电时间越长,产生
的热量越多。
结论三:
在通电电流和电阻相同的条件 下,通电时间越长,电流产生的热量 越多。
2．电热的危害 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。
电热的防止
电脑中的CPU在工作时要 产生热,如果过热就会损 坏芯片,所以要在芯片上 加装散热片和风扇.
当堂检测
1.电流通过导体时产生的热量跟_电__流__的__平__方_成正比,跟导体 的_电__阻_成正比,跟__通__电__的__时__间成正比,这个规律叫做焦耳 定律,数字 表达式是__Q__=_I_2R_.t
电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等
(2)列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害 而采取的措施
电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机 外壳有许多散热片等。
例题有2 一电动机,它正常工作时的电阻为 5Ω,电流为5A,正常工作的电压为220V, 通电10min,电动机消耗的电能为多少? 产生的热量为多少?有多少电能转化为 机械能?
2．当电扇工作时,消耗的电能主要转化为电
机的机械能:
电能 内能+机械能
W＞Q热
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 热,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 = IR It = I2Rt
考考你:
电炉丝和导线通过的电流相同。
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;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。所以我们在应用公式时应该特 别注意条件。
三、电能和电热关系
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 = UIt = I2Rt
如:电暖器,电饭锅,电炉子等。
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算,对只存在电流热效应
的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t=I2Rt来计算热量.
电热器就是利用电流的热效应工作的 电热器的主要组成部分是发热体。 发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝
缠绕在绝缘材料上制成的。
想想议议
电炉丝和导线通过电流相同,为什么电炉丝热得 发红,而导线却几乎不发热?
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
提出问题:
电流通过导体产生的热量跟哪些因素 有关呢?
解:消耗的电能:
W= UIt =220V×5A×600s=6.6×105J
电热Q = I2Rt =(5A)2×5Ω×600s=7.5×104J 转化为的机械能:E机=W－Q=6.6×105J －7.5×104J
=5.85×105J
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?
KW▪h h
KW
P = UI
IP U
UP I
P UI IR • I I 2R
I ——安 A U —— 伏 V P ——瓦W
U U2 P UI U •
RR
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)列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例
A
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。
结论一:
在通电电流和通电时间相同 的条件下,电阻越大,电流产生的热 量越多。
实验2:研究电热与电流关系
R = 10 Ω
10 Ω
I
10 Ω
10 Ω
A
R = 10 Ω I1
I = 2I1
R = 10 Ω
在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过一 个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越 多。
解:电烘箱的功率:
P W Q 6.6104 J 1.1103 W t t 60s
电阻丝工作时的电阻值:
R
P I2
1.1103 J (5A)2
44
2.一只额定功率是450w的电饭锅,在额定电压下使用,每分钟 产生多少热量?
解:电饭锅是纯电阻电路 所以,每分钟产生的热量:
Q=W=Pt=450W×60s=27000J
=
0.8
A
Q = I2Rt
=(0.8 A)2×30 Ω ×600 s
= 11520 J
答: 在 10 min 内共产生 11520 J 热量。
例题
例2:一根50欧姆的电阻丝工作了10秒钟后产 生1.8×104焦耳的热量,问流过这根电阻丝的 电流是多少?
解题格式:
已知: 电阻R=50Ω,热量Q=1.8×104J,时间t=10s
3.一只电烙铁的额定电压是220V,在额定电压下工作时的电阻是 1210Ω,它的额定功率有多大?在额定电压下通电10min产生多少 热量?
解:电烙铁的额定功率:
P额
U额 2
（220 V）2
40W
R 1210
因为电烙铁消耗的电能全部用来发热,所以产生的热量
Q=W=Pt=40W×10×60s=24000J
第十八章 第４节
焦耳定律
王红霞 沙湾三中
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。 可 是 用手一摸电视机后后盖就发现,刘炜琨刚看 过电视。
1
2
真相只有一个!刘炜琨看 了电视!请问我是根据什 么判断出看了电视的呢?
演示实验
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
实验装置
3.设计实验、验证假设
• (1)研究电热器电阻的大小对产生热量的影响 • 要研究电阻对产生热量多少的影响,应该
控制 电流 和 通电时间不变,则可以让两 个阻值不同的电阻 串（联串联／并联）后接
入电路。
实验1:研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω
电能、电功
1．W＝W2－W1 （KW ▪h)
月末电能表示数减去月初电表示数
2、W n N
(KW▪h)根据电能表转数计算消耗的电能多
3、W UIt Pt
若U用V,I用A,t用s,则电能（电功）的单 位是J（焦）
P= W t
电功率（快慢）
W = Pt
t W P
W ——焦耳（J） t —— 秒（s） P ——瓦特（W）