焦耳定律公开课课件

焦耳定律
4.电热器:利用电流做功将
电 能转换为
内 能的装置.
5.电热器的原理:
利用电流的
热效应 制成的加热设备。
电热器主要组成部分是 发热体 。它是由电阻 大 高 率 。熔点 的合金丝制成的加热设备。
焦耳定律 【练习6】：下面各种用电器的额定功 率均为100W，当它们都正常工作时， 单位时间内电流产生热量和做的电功 说法正确的是（ B ）
3、实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？ 1）为什么选用煤油，而没有用水？（C、D ）
A．因为煤油有颜色便于观察 B．因为煤油有比较大的热值 C．因为煤油是绝缘体、可以增强实验的安全性 D．因为煤油有比较小的比热容
2）本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来 表明的？ 3）通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻 丝保持相同的电流？
解：因为是纯电阻电路，所以
Q=W= I2Rt=U2 /R×t 即： R=U2 /Q×t =(220V)2 / (6×104J )×10 × 60S =484Ω
焦耳定律 【练习8】：某小电动机正常工作时的电 压为12V，正常工作时的电流为2A，经检 测，该电动机的绕线电阻为2Ω。求（1） 该电动机正常工作5S产生的热量Q （2）该电动机的效率。
1、电扇 2、灯泡、3、电饭煲 4、电脑
Ａ：因为功率相同，所以产生热量和所做的电功 都相等。 Ｂ：电饭煲产生的热量最多，做的电功都相等。 Ｃ：电饭煲产生的热量最多，做的电功也最多。 Ｄ：电饭煲和灯泡产生的热量和所做电功一样多。
焦耳定律 【练习7】：为了研究温度对种子发芽 的影响,课外活动小组要做一只电烘箱, 要求在10min内产生6×104J的热量,接用 的是家庭电路,请计算一下这只电烘箱 电热丝的电阻是多少?
流产生的热量与电流、电阻和通电
时间的关系。焦耳逝世后，为了纪念
焦耳，人们把功和能的单位定为焦耳。
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
实验1：研究电热与电阻关系
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2：研究电热与电流关系
2、两个电热器的电阻之比为4︰3，通过相同的电流， 4︰3；若两个电热 在相等的时间里产生的热量之比为_____ 器的电阻相同，通过的电流强度为1︰3，在相等的时间 1︰ 9 。 里产生的热量之比为______
3、某电热器电阻丝的电阻是2欧，当1安的电流通过时，1分钟 产生的热量是多少焦？
解：Q= I2Rt=(1A)2 × 2Ω × 60S=120J
电流热效应的利用和预防
制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高） 制白炽灯
常见的电热的应用
热 得 快
电炉
电热水壶
电热毯
电暖气
电熨斗
电热的预防
计算机显示器的散热孔
计算机CPU的散热风扇
科学探究的过程 提出问题 合理猜想 电流通过电热器所产生的热量多少与 哪些因素有关？ 电流通过电热器所产生热量的多少可 能与I、R、T有关。 控制变量法、转换法。 猜想正确，Q与I、R、T有关 Q = I2Rt 纯电阻电路中W=Q；非纯电阻电路W＞Q
（2）实验中，发现烧瓶B中温度计的示数升高的快．这表明： 在 电流 和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 大 ，电流产 生的热量越 多 。
R R
R R
2、研究电热与电流的关系，那么就要控制 电阻 和通电时间不变。所以就设计以上的电路，用了相同的 电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢？ 移动滑动变阻器的滑片 。 最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明 在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越 大，电流产生的 热量越 多 。
产生的热 量既看不 见也摸不 着的科学 量
转化
既液面的 高度变化 看得见也 能测量的 科学量
（转化法）
转化
实验验证1
探究一：电热多少与电阻大小的关系
R1 R2
R1
结论：
电阻丝
R2
演示
在电流、通电时间相同时，阻值 大 的电阻产生的热量多。
实验验证2
探究二：电热多少与通电时间的关系
R
电阻丝
R
结论：
焦耳定律
1、利用如图所示的装置探究“导体产生 的热量与电阻大小的关系”． 两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧 瓶A中的金属丝电阻比较小， 烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻 比较大．两瓶煤油中温度计可以显示 煤油的温度． （1）根据控制变量法的研究思想，应 该使这两个烧瓶中煤油的质量 相等 ．
A B
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。
交流讨论
根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.
若电流做的功全部用来产生热量即Q = W 又∵W = UIt
∴Q = W = UIt = I2Rt
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 t/R 来计算热量.
制定方案
实验验证
得出结论 交流讨论
1
焦耳定律：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.
公式：
2
Q = I2Rt
纯电阻电路：W=Q=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt 非纯电阻电路：W＞Q (W＝UIt =W其他＋Q)
3
电热的好处是可以制作各种电热器；坏处是 浪费不必要的电能甚至可能引发火灾。
演示
在电流、电阻相同时， 通电时间长 的电阻产生的热量多。
实验验证3
探究三：电热多少与电流大小的关系
R
'
R
演示
电阻丝
R
结论：
在电阻、通电时间相同时， 电流大 的电阻产生的热量多。
返回
得出结论
英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定
电热跟电流、电阻和通电时间的关系，即
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.
ＡＣＨ
第二类：
第三类： ＢＧＩＫ ＤＥＦＪ
看一看
家中常用的电热器
热 得 快
电热毯
电暖气
电熨斗
想一想
定义：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。电流的热效应是 电流的基本效应。
1、电流流过导体时，导体产生的热量的多 少与哪些因素有关呢？
合理猜测1
现象：
why ？
电炉丝和导线通过的电流相同。 为什么电炉丝热的发红，而导线 却几乎不发热？
1、如何在实验中展示出电流产生的热量 实验设计： Q的多少？ 2、如何控制电流大小I相同？ 3、如何控制电阻R的大小不变？ 4、通电时间t比较好控制。
探究如何控制 I、R、t
1、如何控制电流相同？
让电阻串联
2、如何控制电阻大小相同？
用2个相同的电阻
返回
寻找观察电热的方法
电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见 也摸不着，如何测量呢？
根据此现象，你能做出怎样的猜想？
合理猜测2
why ？
着火了！
根据此现象，你又能做出怎样的猜想？
合理猜测
跟电阻 有关
跟电流 有关
跟时间有关
返回
制定方案
实验名称：探究电流产生的热量跟哪些因素有关？ 实验猜想： 实验方法： 研究电流通过导体产生的热量Q 跟电
流大小I，电阻R和通电时间t的关系。
控制变量法
2.公式：
Q = I2Rt
3.单位：I-安，R-欧，t-秒，Q-焦. 注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个 用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量增 大到 9倍
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 焦耳
解（1）百度文库=I2Rt=（2A）2×2Ω ×5S=40J （2）电动机5S内做的电功 W=UIt=12V×2A×5S=120J 其中机械功： W机=W-Q=120J-40J=80J 机械效率：η =W机/W=80J/120J=66.7%
焦耳定律
【练习8】：某电动机标有“6V1A”字样，能在10S 内将质量为1Kg的砝码提升4.8米，求（1）该电动 机的效率（2）电动机的电阻R 解：（1）η =W机/W电=Gh/UIt =(1Kg×10N/kg×4.8m)/(6V×1A×10s) =80% （2）因为电动机是非纯电阻电路，所以 Q=W×20% =(6V×1A×10s) ×20 % =12J R=Q/I2t =I2J/(1A)2 ×10S=1.2Ω
第十八章
电功和电功率
第四节
焦耳定律
复习回顾
1、电流做功的过程的本质是
电能转化为其 它形式能量的
过程。
2、说出你知道的计算电功的公式。
W=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt
3、对下面的用电器进行分类
A：日光灯 B：暖手宝C：手电筒 D： 洗衣机 E：可充电玩具小汽车 F：电扇 G：电饭煲 H：电视机 I：取暖器 J：电吹风 K：饮水机 第一类：
注意：
纯电阻电路：W=Q=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt 非纯电阻电路：W＞Q (W＝UIt =W其他＋Q)
返回
1、当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1， 若使通过的电流增加到0.4安时，在相同的时间内产生 的热量为Q2，那么Q2是Q1的 ( ) B A、2倍 B 、 4倍 C、0.25倍 D、0.5倍
小知识 ----勿将空调靠近窗帘
焦耳定律
如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为 220V， R1是发热电阻，R2是阻值为616Ω的分压电阻，S是 控制电热毯工作状态的开关。S转到触点1为断开状态； S转到触点2为低温状态；S转到触点3为高温状态， 此时功率为100W。求： （l）当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是 多少Ω？ （2）当开关S转到触点2时， 通过电路的电流是多少安？ 发热电阻R1消耗的功率是 多少瓦特？