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(共30张PPT)
18.4 焦耳定律
小明爸妈根据什么判断小明有没有偷玩手机？
情景导入
生活中，许多用电器在通电工作时，都伴有热现象产生。
小明段考成绩很不理想，他爸妈很生气。上班前叮嘱小明在家务必要认真完成作业，警告小明不准玩手机。小明爸妈下班后问小明是否有偷玩手机，小明表示没有。最后小明爸妈经过一番周旋之后，判断出小明在说谎，并给予小明一套狠狠的教育。
知识点一 电流的热效应
电流通过导体时，导体会发热 ，电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
一切导体中有电流通过时，都会发生电流的热效应。
电烙铁
电饭锅
热水壶
电烤火
　　电烤火和导线通过电流相同，为什么电热管热得发红，而导线却几乎不发热
　　电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
想想议议
（1）电烤火和电线串联在电路中，电流相同，电热管非常热，电线却不怎么热，这是为什么？
（2）如果将小功率的电烤火换成大功率的电烤火，感受到放出的热量更多了，这又是为什么？
（3）电烤火通电的时间更长，会产生更多的热量，这说明了什么？
电阻不同
功率不同，由P=UI，推出
时间不同
猜想：影响电热大小的因素
导体的电阻
导体中电流
通电的时间
控制变量法
电热的多少跟什么因素有关
电流不同
电流放出热量
液面高度差
转换法
实验装置
电流产生的热量（Q放）
热传递
盒内空气吸收的热量（Q吸）
热膨胀
气体体积增大
液面出现高度差
热量越大，高度差越大
解决：观察放出的热量的多少
实验1：电流通过导体是产生的热量与电阻大小是否有关
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
方案：
控制不变的量是：______ _________。
电流
通电时间
将两个阻值不相等的电阻串联接入电路，并使用稳压电源。
R/Ω 5 10
Δh
Δh1
Δh2
较小
较大
在通电时间和电流大小相同的情况下，电阻的阻值越大，产生的热量越多。
实验结论
实验2：电流通过导体是产生的热量与电流大小是否有关
控制不变的量是：_______ 、 ___________。
电阻
通电时间
I = 2I1
I
A
R1 = 10Ω
R3= 10Ω
R2= 10Ω
I1
电流 较大 较小
Δh
较大
较小
Δh1
Δh2
在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。
实验结论
实验3：电流通过导体是产生的热量与通电时间是否有关
在电流、电阻相同的情况下，通电的时间越长，产生的热量越多。
实验结论
大量实验表明：
电流通过导体产生的热量跟电流、电阻、通电时间有关；电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
实验总结：
1.采用的研究方法：________________
2.实验开始前要检查装置的气密性，使U型管内液面相平。
3.利用__________________反映电阻丝产生热量的多少。
4.实验一中，让两个不同阻值的电阻串联是为了探究____________ ;
实验二中让两个相同的电阻并联是为了探究_____________________。
控制变量法、转换法
U型管液面高度差
电热与电阻大小的关系
电热与电流大小的关系
　　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与电流、电阻和通电时间的关系。
焦 耳
知识点二 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。
内容
公式
Q = I2Rt
Q 表示电热，单位是焦耳（J）
I 表示电流，单位是安培（A）
R表示电阻，单位是欧姆（Ω）
t 表示通电时间，单位是秒（s）
1J=1A2·Ω·s
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 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 6 480 J 热量。
解:
I =　 =　　　= 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
【知识拓展】
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 (如：电暖器，电饭锅，电炉子等)
试一试：你能否利用欧姆定律公式、电功公式推导出焦耳定律。
即 Q = I2Rt
= UIt
= IR·It
= I2Rt
当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，但也有部分内能
电能>内能+机械能 W＞Q热
Q = W
电能
用电器
内能
机械能
其他能
W = UIt
Q = I2Rt
电风扇、电视机等用电器（非发热纯电阻）：
W Q（选填“>、<、=”）
电暖器，电饭锅等用电器（纯发热电阻）：
W Q（选填“>、<、=”）
=
>
例2：关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是(　　)
A．根据Q＝I2Rt 可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B．根据Q＝ t 可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C．根据Q＝UIt 可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
D．根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
D
为什么用导线连接的电热管（电阻丝）通电后，电热管很快发红发热，而导线却不热？
因导线电阻很小（百分之几欧姆），而电热管电阻很大（几十欧姆到上百欧姆），串联时导线生热很微小，故感觉不热。
问题回扣
知识点三 电热的利用和防止
1．电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
原理：利用电流的热效应，把电能转化为内能
(1)电热的危害:轻则用电器烧坏；重则引发火灾。
2.电热的防止
散热窗
散热片和风扇　
散热片
(2)防止措施有：
设法减少产生的热量。
可以设法散热。
课 堂 小 结
1.【2019 潍坊】如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
（1）甲图所示的装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与________的关系，通电一段时间，________（选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多。
（2）通过观察乙图中的实验现象，可知 ________（选填“c”或“d”）容器中电阻丝的阻值大。
　　
课堂练习
2. 如图所示的电路中，电源电压U＝12 V，R1＝10 Ω，闭合开关S后，电流表读数为0.5 A，求：
(1)R1在1 min内产生的热量；
(2)R2的阻值。
课堂作业
1.（2020南宁）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是( )
A.电冰箱 B. 电饭锅 C.电视机 D.电风扇
2.（2019南宁）如图7所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A、B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R1=R2=R3。小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关。下列说法正确的是（ ）
A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B．通过R1的电流和通过R2的电流大小相等
C．电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等
D．通电后，A管的液面将会比B管的液面高
3．探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关
【实验目的】研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？
【实验方法】___________，___________。
【实验原理】根据密闭容器内液柱上升的___________来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少；
【实验器材】密闭容器两个、U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源；
【实验步骤】
（1）电流产生的热量与电阻的关系
如图所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的___________反映密闭空气___________的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大；两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么？
【实验结论】在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻___________，这个电阻产生的热量_________；
实验题
（2）电流产生的热量与电流大小的关系：
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，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么？
【实验结论】在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流___________，这个电阻产生的热量___________；
4.在如图所示电路中，电源电压不变，R1＝10Ω，R2＝5Ω。
（1）当只闭合开关S2，断开S1、S3时，电流表的示数为0.4A，求电源电压；
（2）当闭合开关S1、S3，断开S2时，求通电10s内电阻R1产生的热量。
感谢聆听

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