第十八章 第四节 焦耳定律

第四节 焦耳定律

教学目标：

（1）知道电流的热效应

（2）知道焦耳定律

（3）知道电热的利用和防止

教学重点：

通过探究，知道电流的热效应与那些因素有关

教学难点：

探究实验中“控制变量”的应用

知识点一：电流的热效应

（1）电流三大效应：热效应 磁效应 化学效应

（2）热效应：电流通过导体时，电能要转化成热，这个现象叫做电流的热效应。

（3）利用电流热效应工作的用电器叫做电热器，如电炉、电热水器等

（4）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时都会发热，如果电阻为零（如超导体）。则没有电流的热效应产生。

例题讲解：

例1、（2007•防城港）小强家新买了一个电热水壶，使用前小强细读电热水壶的铭牌（如下 图）．他理解

错误的是（ ）

A.电热水壶正常工作时的电压为220V

B.电热水壶工作时实际消耗的功率都是400W

C.电热水壶每次烧水时最多只能盛水500ml

D.电热水壶应接在电压为220V ，频率为50Hz 的交流电源上使用

解析：由铭牌可知，电热水壶额定电压为220V ，额定功率为400W ，电热水

壶最大容量500ml ，交流电频率为50Hz ．A 、C 、D 正确，B 错误．

答案：B ．

例2、下列事例中，不属于利用电热的是（ ）

A 、用电饭锅煮饭

B 、用电熨斗熨衣服

C 、用电热孵卵器孵小鸡

D 、电视机设置散热窗

解析：通过电流做功使电器发热，我们可以利用电热但有时还要防止电热．A 、B 、C 三个都是利用电热为我们工作，D 是防止电视发热过多而损坏电器，故设置散热窗．故D 不是电热的利用，

答案：D ．

跟踪练习：

1、电热壶的工作原理是利用了电流的 效应．利用电热壶烧水时，将电能转化为 能，使水烧开．给

手机电池充电，这是将 能转化为 能．

2、关于电热的利用，下列说法中正确的是（ ）

A 、电热对我们来说总是有利的

B 、电热对我们来说总是不利的

C 、电饭锅是利用电流热效应的原理制成的

D 、电视机工作过程中没有产生电热

答案：1、解析：电流的热效应是指导体通电时会发热的现象，它的一个应用是电热壶，它 将电能转化为

内能，而蓄电池充电时，是把电能转化为化学能． 答案：热；电；内； 电；化学

2、解析：电热是指电流通过导体时会产生热量的现象，对于我们的生活 也有利也有害．A 、说法错电热水壶铭牌 额定电压 220V 额定功率 400W 容量 500ml 频率 50Hz

误，电热会造成导线温度上升，引发事故．B 、说法错误，利用电热可以取暖．C 、说法正确，电饭锅是利用电流热效应的原理制成的．D 、说法错误，电视机工作过程中会产生电热． 答案：C

知识点二： 探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关

研究方法：①控制变量法:探究电热与电阻的关系，要保持电流和时间相等，改变导体的电

阻，把阻值不同的电阻串联，比较产生热的多少。探究电热与电流的关系，应控制电阻和时间相等，比较电流产生热的多少。

②转化法：根据U 形管液面高度差，比较电流产生热的多少。

③两个密封的容器中封着等量的空气，U 形管中液面高度变化反映密封空气温度的变化。 结论：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。 例1、某同学用如图所示的装置研究电流通过导体时产生的热量与导体电

阻大小的关系。图中两个空气盒内分别封闭了质量相等的空气，橡胶

管将空气盒与U 形管相连

（1）用笔画线代替导线，把电路图连接完整，并画出对应的电路图。

（2）根据实验电路图，可以知道这个同学研究的是：电流通过导体

产生的热量与 的关系。

（3）在实验中，观察U 形管中液面高度差的目的是为了判断

（4）通过一段时，发现其中一个U 形管液面高度几乎不变，则出现

该现象的原因可能是 。

解析：实验时需将电源、开关、和两个电阻丝串联起来，电路图如图所示。

两个电阻丝串联，通电电流和时间相等，是为了探究放热多少与电阻之间的关系。空气受热膨胀明显， 方便观察。如果空气盒漏气，U 形管的液面不会发生变化。

答案：(1)如图所示 (2)电阻 （3）电流通过导体产生热的多少 （3）空气盒可能漏气

跟踪练习：

1、为了探究影响电热的因素，实验室准备了两

个装有质量相等的空气盒、如图所示连接

电路, 分别设计了甲、乙所示的两个方案

（1）这两个方案的共同点是通过观察什么知

道电热的多少

(2)甲方案探究的问题是什么?

(3)乙方案探究的问题是什么?

例1题图

例1题答案图

甲 乙 1题图

解析：我们在实验探究中常使用转换法进行研究，本题就是通过空气的热胀冷缩观察出放热的多少；根据

控制变量的思想，谁变研究谁可知，甲研究的是放热多少与电阻的关系；乙研究的是放热多少与电阻的关系。

答案：（1）.观察U 形管中液面的高度 （2） 在电阻和时间一定时，电热与电流的关系 （ 3）在电

流和时间一定时，电热与电阻的关系

知识点三 ： 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 2Rt

（3）单位：Q--热量--焦耳（J ），R--电阻--欧姆（Ω），I--电流--安培（A ），

t--时间--秒（s ）

（4）电热与电功：用电器工作时只有一部分电能转化为热。W ＝Q ＋W 其它＝I 2Rt ＋W 其它

例题讲解：

题型一、焦耳定律的简单计算

例1、（2009•德州）有一电热水壶，铭牌如表所示．求：

（1）该电热水壶的额定电流和电阻．

（2）该电热水壶正常工作100s 消耗了多少电能？

解析：（1）从铭牌中读出电热水壶的额定电压和额定功率，利用I= P/U 求出电

热水壶的额定电流，再利用R= U/I 求出电热水壶的电阻；（2）已知电热水

壶的额定功率和工作的时间，利用W=Pt 即可求出电热水壶消耗的电能；

答案：（1）额定电流：I= PU=1100W220V=5A ； 电阻：R= U/I=220V/5A=44Ω；

（2）消耗的电能：W=Pt=1100W ×100s=1.1×105J ；

例2、小李同学自制了一个“简易电热驱蚊器”，它的发热元件是一个阻值为1.0×104Ω定值电阻．将这个

驱蚊器接到220V 的电源上，1min 内产生的热量为 J ；若加到该定值电阻上的电压减小到原来的1/2，则在相同时间内产生的热量是原来

的 倍 解析：（1）产生热量Q=J s V R t U 4.20910160)220(422＝＝Ω

⨯ （2）当该定值电阻上的电压减小到原来的2

1时，Q 1＝Q Rt U Rt U Rt U 4141)(22212/＝＝＝⨯ 答案：290.4J 4

1倍． 跟踪练习：

1、某导体的电阻是2Ω，通过2A 的电流时，1min 导体产生的热量是（ ）

A 、4J

B 、8J

C 、240J

D 、480J

2、(2013广州)如右图所示是额定电压为220V 的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，

电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W 。

(1)要送冷风，选择开关应放在______位置；要送热风，选择开关应放在

_______位置。(填“A ”、“B ”或“C ”)

(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min 电流所做的功是

多少? （例1题表）

2题图