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18.4 焦耳定律
电烤箱是利用什么原理工作的？
电烤箱为什么能更快地烤熟食物的？
电热器为什么会发热的？
电热器为什么会发热的？
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。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。
一、电流的热效应
在研究电流的热效应时，有个问题值得我们思考：电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体产生的热得多少跟什么因素有关？
演示一
如图所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度变化反映密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻丝较大。
两个密闭容器中空气温度变化的快慢一样吗？
演示一
两容器的电阻丝，串联起来接到电源两端，通过两端电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U型管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么？
两个密闭容器中空气温度变化的快慢一样吗？
实验表明，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。
电流相同、通电时间相同，产生的热量相同吗？
演示二
如图所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和容器中内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同时，观察两个U型管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么？
电流大小不同，产生的热量的多少相同吗？
实验表明，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。
电流大小不同，产生的热量的多少相同吗？
二、焦耳定律
英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。
焦耳（1818-1889），一生致力于实验研究。他用近40年时间做了400多次实验，研究热和功的关系，根据所测电流通过电阻放出的热量，提出焦耳定律。焦耳的研究为能量守恒定律的建立奠定了基础。
二、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。这个规律叫做焦耳定律。
如果热量用Q表示，电流用Ｉ表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律为 Q= Ｉ2Rt
热量Q单位是焦耳（J），电流Ｉ单位是安培（A），电阻R单位是欧姆（Ω），时间t单位是秒（s）。
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。
再跟据欧姆定律U=ＩR，就得到Q=Ｉ2Rt。
可见，在消耗的电能全部用来产生热量的情况下，根据电功公式和欧姆定律推导出来的结论与焦耳定律一致。
学过了焦耳定律，你能回答这节开始提出的问题吗？
原来，电炉通过导线的电路中，流过导线的电流全部流过电炉丝，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等。但导线的电阻很小，1m长的导线，电阻不过百分之几欧姆，而电炉丝的电阻可达几十到上百欧姆。所以，通过电流相等时，电炉丝很热，而导线却不热。
例题 一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量。
解： 先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流。
再用焦耳定律计算电流产生的热量。
Q=Ｉ2Rt=(0.6A)2╳60Ω╳300s=6480J。
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。二者是否有矛盾，这是怎么回事？
想想议议
解析：二者并不矛盾。主要是条件不同，灯泡的额定电压一定时，电阻越小，通过的电流越大，额定功率越大，正常工作时单位时间产生的热量越多。焦耳定律的条件是电流一定时，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。
三、电热的利用和危害的防止
生活中和许多产业中都要利用到电热。家里的电热水器、电饭煲、电熨斗，养鸡场的电热孵化器，都是利用电热的例子。
利用电热电热孵化器孵小鸡
三、电热的利用和危害的防止
很多情况下我们并不希望电器的温度过高。电视机的后盖有很多空，就是为了通风散热，使用时一定要把防尘罩拿开。
电视机背面散热孔
三、电热的利用和危害的防止
电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时散热。过多的电热如果不能及时散失，会产生许多安全隐患。
利用微型风扇为电脑散热
有些电热不及时散失，甚至发生火灾。
有些电热不及时散失，甚至引起火灾
1.电流通过导体时，电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
我的收获
2.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。公式 Q=Ｉ2Rt。热量Q单位：J；电流Ｉ单位：A；电阻R单位：Ω；时间t单位:s。
3.利用电热——加热；防止电热的危害——散热。
1.下列电器中，不属于电热器的是（ ）
A．电饭锅 　　
B. 电熨斗　　　　　
C. 电风扇 　　
D. 电烤炉
C
达标练习
2.家庭电路使用的电炉，电炉丝与导线是串联的，当电炉丝发热发红时，连接导线却不热，这是因为 （ ）
A.通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大　B.通过电炉丝电流比通过连接导线的电流小
C.电炉丝两端电压比连接导线两端电压小　　D.电炉丝的电阻比连接导线的电阻大
D
达标练习
3.下列情况中防止电热危害的是（ ）
A.电视机背后有散热窗　　
B.家电长时期不使用，隔一段时间要通电一次
C.家庭电路一般安装的漏电保护器　　
D.大型爆破工程用电热引发炸药
A
达标练习
4.下列电器中，不属于利用电热工作的是（ ）
D
达标练习
B
达标练习
5.下列电热器中，不属于利用焦耳定律工作的是 （ ）

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