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第十八章 电功率
焦耳定律
第4节
知道电流的热效应；了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象，分析解决简单的实际问题。
结合电功的表达式和欧姆定律推导焦耳定律的表达式，培养演绎推理能力； 能建立物理模型，简化复杂问题，运用焦耳定律分析实际问题。
通过 “探究电流产生的热量与哪些因素有关” 的实验，体会实验中控制变量的方法，发展观察、分析、处理信息、得出结论的能力。
知道电热危害的防止与应用，关注生活、生产中的电热问题，形成应用物理知识造福生活、改进生产的科学态度与责任。
学习目标
1
2
3
4
电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热
问题
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。
电炉丝热得发红，说明电流在电炉丝上产生的热量更多，那电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
电流的热效应
电流通过导体时产生的热量的多少与什么因素有关呢？
提出问题：
探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关
猜想：
1.可能与电阻有关。
2.可能与电流有关。
电流的热效应
进行实验：
实验1：探究电热与电阻的关系。改变电阻 R，同时控制电流 I、通电时间 t 不变，观察U形管液面高度的变化。
电流的热效应
实验 电热与电阻的关系
实验结论：
在电流相同、通电时间相同的情况下，一段电阻丝的电阻越大，这段电阻丝产生的热量越多。
电流的热效应
实验2：探究电热与电流的关系。改变电流 I，同时控制电阻R、通电时间 t 不变，观察U形管液面高度的变化。
电流的热效应
实验 电热与电流的关系
实验结论：
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一段电阻丝的电流越大，这段电阻丝产生的热量越多。
电流的热效应
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。
Q =I2Rt
1J=1A2×1Ω×1s
热量用Q表示，单位是J
电流用I表示，单位是A
电阻用R表示，单位是Ω
通电时间用t表示，单位是s
电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即：Q =W =UIt = I2Rt
焦耳定律
四个电阻器的电阻分别为 R1、R2、R3、R4。如图甲所示，电阻为 R1、R2的电阻器串联后接在电压为 U 的电路中；如图乙所示，电阻为 R3、R4 的电阻器并联后也接在电压为 U 的电路中。已知 R1＝R3，R2＝R4，R1>R2。
例
乙
U
R4
R3
甲
U
R1
R2
焦耳定律
（1）电阻为 R1、R2 的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？
解：（1）在串联电路中，通过电阻为R1和R2的两个电阻器的电流相等，根据 Q=I2Rt 可知，当I、t相同时，Q与R成正比，由于R1 > R2 ，因此相同时间内电阻为R1的电阻器放出的热量比电阻为R2的电阻器多。
甲
U
R1
R2
焦耳定律
（2）电阻为 R3、R4 的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？
乙
U
R4
R3
（2）在并联电路中，电阻为R3和R4的电阻器两端的电压相等。根据焦耳定律 Q = I2Rt和欧姆定律 ，可得 。由公式可知，电压相同时，相同时间内导体放出的热量与它们的电阻成反比，且R3>R4 ，因此相同时间内电阻为R4的电阻器放出的热量比电阻为R3的电阻器多。
U
R
I=
U2
R
Q= t
焦耳定律
想想议议:
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。二者似乎矛盾，这是怎么回事
前者前提条件是电压相同，虽说额定电功率大的灯泡电阻小，但此时该灯泡的电流较大；而后者说前提条件是电流相同，按照焦耳定律当然是电阻大的产生热量多。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
焦耳定律
电热的利用：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的鸡苗孵化器等。
电热的危害：造成安全隐患、影响用电器使用寿命和稳定性等。
电热危害的防止：笔记本电脑通过安装风扇散热，一些手机利用铜片、石墨散热片、热管等散热。大数据服务器会产生大量电热，可通过多种方式进行散热。
电热的利用和防止
焦耳定律
电流的热效应
电热的影响因素：I、R、t
焦耳定律
电热的利用和防止
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。
公式: Q = I2Rt
定义
课堂小结
2.现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电压为220V的电路中，相同时间内它们发热情况是（ ）
A.甲放热多 B.乙放热多
C.同样多 D.无法判断
1.计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是
（ ）
A.UIt B. C.I2Rt D.前面三个都可以
C
B
U2
R
t
课堂练习

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