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第4节
焦耳定律
第十八章 电功率
观察与思考
生活中，许多电流接通电源后，都伴随热现象产生，这些热量是从哪里来的？
电流的热效应
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。
　　生活中，利用电流热效应研究出的用电器叫电热器
电热器
1.主要部分——发热体
2.工作原理：电流热效应
发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的，电流通过电阻丝发出热量.
电烤箱
电热水壶
电流的热效应
思考：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
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
问题：电流通过导体产生热的多少与什么因素有关
猜想：与电阻、电流、时间有关
设计实验：
1．当一个物理量与多个因素有关，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
液面高度反映空气温度的变化——反映产生热量的多少
实验探究
（控制容器内空气质量和温度相同）
实验1：研究电热与电阻关系
R1=5Ω
R2=10Ω
A
条件：容器相同，I 相同，t 相同
结论：I 和 t 相同时，R 越大，Q 越多。
现象：B 中液面上升多
B
A
实验2：研究电热与电流关系
I = 2I1
A
I
R=5Ω
R=5Ω
R=5Ω
I1
结论：R 和 t 相同时，I 越大，Q 越多。
现象：C 中液面上升多
条件：容器相同，R 相同，t 相同
D
C
实验3：研究电热与通电时间关系
A
R=5Ω
结论：R 和 I 相同时，t 越大，Q 越多。
现象：时间越长，液面上升越多
条件：容器相同，R 相同，I 相同
焦耳定律
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。
焦耳定律
Q = I2Rt
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：
电线和电炉串联，通过它们的电流是一样的，而电炉的电阻比电线的电阻大的多，根据焦耳定律Q=I Rt可知，在相同时间内电流通过电炉产生的热量比通过电线产生的热量大，因此电炉热而电线却不热。
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。二者似乎有矛盾，这是怎么回事
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，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
想想议议
将规格都是“220V,100W”的一台电风扇，一台电视机和一个电熨斗，分别接入家庭电路中工作相同时间，问：
（1）谁消耗的电能多？
（2）谁产生的热量多？
纯电阻电路：电路中只有电阻，将电能全部转化为内能。
W= Q（电炉子、电暖器、电饭锅等）
非纯电阻电路：除电阻外，还含有电动机或电解槽等。将电能转化为内能外，还有部分电能转化为了机械能或化学能。
W = Q + E（电风扇、电吹风等）
UIt =I2Rt+E
某电动机上标有“220 V 2 A”字样，它的线圈电阻为5 ，当它正常工作 1 min后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？若没有其他能量的损失，则得到多少机械能？
解：消耗的电能：W总=UIt=220 V×2 A×60 s=26400 J
线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2 A)2×5 ×60 s=1200 J
得到的机械能：W机=W总-Q=26400 J-1200 J=25200 J
例题
电热的利用和防止
1.电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用于加热
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。
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.电热的防止
电脑的微型风扇
电视机的后盖
1、电视机，收音机，电脑等家用电热器放置一段时间后，要通电，这是利用（ ）来驱潮。
2、电视机外壳的散热窗，计算机的散热扇，电冰箱放置时后背面与墙壁保持一定的距离。这是都因为为了防止（ ）带来的危害。
电热
电热
练一练
(1)在通电时间一定、电阻相同的情况下，电流通过导体产生的热量跟电流成正比 （ ）
×
(2)电热都是可以利用的，没有什么危害。（ ）
×
(3)电熨斗是利用电流的热效应工作的。（ ）
√
练一练
焦耳定律
电流的热效应
电流通过导体会发热
焦耳定律
课堂小结
实验结论
表述：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。
公式: Q = I2Rt
Q = I2Rt 的推导公式的应用

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