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(共20张PPT)
第4节 焦耳定律
第十五章 电能与电功率
课程目标
1.了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
2.知道电流的热效应及其在实际中的应用与控制。
3.通过实验，探究通电导体放出的热量与哪些因素有关。在设计实验的过程中运用控制变量法和转换法。
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。
请举例说明。
电烙铁
电流的热效应
一
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应 。
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
想想议议
猜想：产生的热量可能跟电流、电阻、通电时间有关。
转化法
控制变量法
通电导体产生的热量多少跟什么因素有关
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
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1：研究电热与电阻关系
R1 =5Ω
R2=10Ω
甲
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。
实验2：研究电热与电流关系
R1 = 5 Ω
A
R1
R’
S
P
R1 = 5 Ω
t = 60 s
R1 = 5 Ω
t = 60 s
不足？
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
t = 60 s
R1 = 5 Ω
R1 = 5 Ω
t = 120 s
实验3：研究电热与通电时间关系
在电流相同、电阻相同的情况下，
通电时间越长，电阻产生的热量越多。
通电导体产生的热量(电热)与导体的电阻、导体中的电流和通电时间的关系。
结论：
　　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(电热)与电流、电阻和通电时间的关系。
焦 耳
焦耳简介
　　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

　　3．单位：焦耳（J）
焦耳定律
二
　　1．在纯电阻电路中（如：电暖器，电饭锅，电炉等），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
　　Q = W = UIt = I2Rt = Pt =　　
　　2．在非纯电阻电路中，如当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
W ＞Q
电能 内能+机械能
只能用Q=I2Rt（焦耳定律）来计算电热
三、电能和电热关系
想一想
P=
w
t
W=Pt
P=UI
}
Q = W
I=
U
R
U=IR
}
P=I2R
Q = I2Rt
怎样用电功率公式推导焦耳定律？
W = I2Rt
}
Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6480 J
　　例1：一根 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
答: 在 5 min 内共产生 6480 J 热量。
解:
I =　 =　　　= 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
例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？
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
答：电动机消耗的电能为6.6×105焦,产生的热量为7.5×104焦，有5.85×105焦电能转化为机械能。
（一）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。
四、电热的利用和防止
1.原理：利用电流的热效应来工作的。
2.核心部分：发热体，它是有电阻率大，熔点高的材料制成的
3.电热器的电热和电功的关系
因为电热器中消耗的电能只用来发热，所以
电热Q=电功W
电热器
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。
（二）电热的防止
课堂小结
焦耳定律的实验和内容
电热的利用和防止

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