第4节 焦耳定律

电能 = 内能+机械能
W电 ＞ Q 热
此时，只能用Q=I2Rt（焦耳定律）来计算电热
纯电阻电路：Q放=W总=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt
非纯电阻电路：W总＞Q热 (W总＝UIt =W外＋Q)
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? U 36 V 解: I = = = 0.6 A R 60 Ω

猜想三：导体通电时产生的热量多少与导体的电阻 大小有关。

一、电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关? 实验1：研究电热与电阻的关系
R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω
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。
实验方法：控制变量法、转换法
实验2：研究电热与电流的关系
常工作1min，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：消耗的电能为:W总=UIt=220V×2A×60s=26400J 线圈中产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)2×5 Ω×60s=120J 得到的机械能为：W机=W总－Q=26400J－120J=25200J
电流的效应：热效应、磁效应、化学效应
电 吹 风 饮水机
电熨斗
电饭锅
电热器
电烙铁
电炉
问题：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? 现象一：电炉丝通电能产生热。 猜想一：电阻丝产生的热量同电流有关 现象二：电阻丝通电的时间越长产生的热量越多。 猜想二：电阻丝产生的热量同通电时间有关。 事实：电阻丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。
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。
（1）加散热窗 （2）加风扇 （3）不要长时间使用 （4）不在过高温度下使用
想想议议
答：前者说电阻 越小，正常工作时单 位时间内产生的热量
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。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? 电压相同时，适用
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，
R越小，Q越大
电流相同时，适用
U Q t R
Q=I² Rt
2
两者并不矛盾。所以
我们在应用公式时应 该特别注意条件。
R越大，Q越大。
四、电热的利用和防止
1．电热的利用 电热器:用电来加热的设备 主要部分——发热体 工作原理：电流热效应
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。
思考：若电动机被卡住，会出现什么后果？
问题：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?
导线 电炉丝
答：因为导线和电炉丝是串联的，Ｉ线=Ｉ电炉丝
，
R电炉丝＞R导线，由焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同时间
内电流通过电炉丝产生的热量多，因此电炉热得发红
而导线却几乎不发热。
链接：两个体重差不多的人，一个人穿着雪橇，而另一 人没有穿雪橇，哪一个更容易陷下去，为什么？
在 5 mi当电流通过电阻丝时，
电能全部转化为内能，5min内 产生的热量 Q = W = (U2/R)t = (36 V×36 V/60 Ω）×300 s = 6 480 J
=(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J
例2：某电动机上标有“220V,2A”它的线圈电阻为5 Ω，当它正
第4节 焦耳定律
上周六，小明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
用手一摸电视机后盖 也没打开，很高兴，可是 _______________________
后就发现，小明刚看过电视。
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生 （电能转化成内能），这种现象叫做 电流的热效应。
三、电能和电热关系
1．在纯电阻电路中（如：电暖器，电饭锅，电炉子 等），当电流通过导体时，电能全部转化为内能，而没有 同时转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量Q 就等 于消耗的电能W，即
U2 Q = W = UIt = Pt =I2Rt = R t
2．在非纯电阻电路中，如当电风扇工作时，消耗的电 能主要转化为电动机的机械能：
R=5Ω R=5Ω I1 R=5Ω I = 2I1
I A
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。
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 = I ² R t
(普遍适用)
意义： 热量 电流 电阻 时间 单位： J = A Ω s