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第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡有什么感觉？
(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？
问题
为什么…..
一、电流的热效应
生活中，许多用电器接通电源后都伴有热现象产生。
1.电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
要解释上述现象，我们必须研究电流产生的热量与哪些因素有关。
灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出来。
家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾。
（1）可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大。
2.探究电流的热效应与那些因素有关
（2）可能与电流有关。电流越大，电流热效应越大。
（3）可能与通电时间有关。通电时间越长，电流热效应越大。
[猜想与假设]
（1）当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
控制变量法。
（2）用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？
转换法
电热——气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少。
[设计实验]
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，产生的热量越多。
[实验过程与实验现象]
电阻丝
实验2：研究电热与电流关系
I = 2I1
I
A
R = 10 Ω
R = 10 Ω
R = 10Ω
I1
　　在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。
[实验过程与实验现象]
电阻丝
R
实验3：研究电热与通电时间关系
[实验过程与实验现象]
电阻丝
在电流、电阻相同时，通电时间长的产生的热量多。
（1）在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
（I与t 相同，R越大，Q越多）
（2）在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
（ t与 R相同，I 越大，Q越多）
（3）在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
（ R与I 相同，t 越大，Q越多）
[实验结论]
二、焦耳定律
焦耳定律
Q = I R t
热量 电流 电阻 时间
J A Ω s
公式：
意义：
单位：
1.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。
焦耳
(1818－1889)
纯电阻电路:
电能 → 内能
Q
I2Rt
W
UIt
=
M
非纯电阻电路:
电能 → 内能+其他形式的能
W
E其 + Q
UIt
I2Rt=Q
＞
2.公式的理论推导
　（1）当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
　　Q = W = UIt = I2Rt
　（2）当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
　　W＞Q热
3.电能和电热关系
电能 内能+机械能
　　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，电阻越小，单位时间内产生的热量越少。二者似乎有矛盾，这是怎么回事
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，二者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
想想议议
三、电热的利用和防止
1．电热的利用
　　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。
　　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。
2．电热的危害
小结
２.电流热效应与电阻大小的关系
在电流一定时，发热功率与电阻成正比，即 P=I２R；在电压一定时，发热功率与电阻成反比，即 P=U2／R。
３.电热的利用和防止
１.什么叫电流的热效应？
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。
1.电流的热效应是电流通过导体时_______转化成________的现象。电热器是利用电流的_____________制成的加热设备。
电能
热能
2.“ 在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持_______、________一定，用_________________改变电阻丝的电流。
热效应
整合训练
电阻
时间
滑动变阻器
3. 两个电热器的电阻之比为4︰3，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为_________；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为1︰3，在相等的时间里产生的热量之比为__________。
4︰3
1︰9
4.一根100Ω的电阻丝通过的电流是2A，它的电功率是________W，通电1min时产生的热量是_______J。
400
24000
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
　　5.一根 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 6 480 J 热量。
解:
I =　 =　 　= 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
6.某电动机上标有“220V,2A”它的线圈电阻为5 ，当它正常工作一分钟后，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 ×60s=1200J
得到的机械能为：W机=W总－Q=26400J－1200J=25200J

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