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第十八章第4节
焦耳定律
他的妈妈是怎么判断的？
快点啊!老妈回来知道我看电视就惨了！
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。
你能举出哪些例子？
一
电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
通 电
练一练
1、下列四种用电器中，利用电流热效应工作的是（ ） A．洗衣机　 B．电脑　　C．电饭锅　　D．电风扇
C
温度很高
没有感觉
①电炉丝和导线通过的电流相同吗
②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可能跟什么因素有关
演示实验：电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关
猜想
电阻、
电流、
通电时间
实验方法
①当一个物理量被猜想与多个因素有关，采用什么方法？
②对不易测量或观察的物理量，采用什么方法？
产生热量的多少
控制变量法
转换法
演示实验：电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关
气体受热膨胀
观察U形管中液面高度的变化
观察温度计示数的变化
产生热量的多少
转换法
液体温度升高
演示实验：电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关
实验1：研究电热与电阻关系
——控制电流、通电时间相同
R1=5 Ω
R2=10 Ω
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
演示实验：电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关
实验2：研究电热与电流关系
——控制电阻、通电时间相同
在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，这个电阻产生的热量 。
越多
I=2I1
R=5 Ω
R=5 Ω
R=5 Ω
I1
演示实验：电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关
实验3：研究电热与通电时间关系
——控制电流、电阻相同
在电阻相同、电流相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量 。
越多
　　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
1、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。
二
焦耳定律
2、公式：
Q = I2Rt
J
A
Ω
s
3、单位：焦耳（J）
1 J = 1 A2·Ω·s
单位统一为国际单位
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
电线和电炉串联，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I和t相同时，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。
例1：一根60 的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少热量？
二
焦耳定律
解：
I =
U
R
=
36V
60Ω
=0.6A
Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J
t = 5min=300s
在这段时间内，消耗多少电能？
解：
W=UIt=36V×0.6A×300s=6480J
电流产生热量多少=消耗电能多少
例2：一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。求电动机正常工作60s内电流通过电动机时产生热量。
二
焦耳定律
在这段时间内，消耗多少电能？
解：
W=UIt=2V×0.8A×60s=96J
Q=I2Rt=(0.8A)2×1Ω×60s=38.4J
解：
为什么电流产生热量的多少不等于消耗电能的多少，部分电能去哪里了？
二
焦耳定律
焦耳定律：Q = I2Rt
（1）纯电阻用电器把电能全部转化为内能，
即W=Q；
所以UIt=I2Rt。
电功等于电热，
（2）非纯电阻用电器把电能转化为内能和其它形式的能。
W=Q+W其它，
即W>Q；
所以UIt>I2Rt。
电功：W = UIt
如：电暖器、电饭锅、电炉等。
如：洗衣机、电扇（含有电动机）等。
U=IR
符合欧姆定律
U>IR
不符合欧姆定律
W = t
U2
R
W = I2Rt
由此可见，欧姆定律不是普遍适用的！
二
焦耳定律
（3）电动机的效率:
电能（W） 内能（Q）+机械能（E）
W = UIt
Q = I2Rt
E = W–Q
W额
W总
W有
W总-W额
W总
=
η =
W有
W总
1、将一台“220V 100W”的电风扇，一个“220V 100W”的充电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最大的是（ ）
A．电烙铁 B．充电器 C．电风扇 D．一样多
练一练
A
2、有一根电阻丝接在10V的电源上，通过它的电流是5A，请问在30s内共产生多少热量？
解： W = UIt = 10V×5A×30s =1500J
答：该电阻丝30s内共产生1500J热量。
练一练
由于电阻丝是纯电阻用电器，
所以Q = W = 1500J
三
电热的利用和防止
1、电热的利用
利用电流热效应工作的电器叫作电热器，
电热器的主要组成部分是发热体——电阻丝。
利用电热孵化器孵小鸡
利用电热蒸熟米饭
三
电热的利用和防止
1、电热的利用
利用电流热效应工作的电器叫作电热器，
电热器的主要组成部分是发热体——电阻丝。
利用电热熨烫衣服
利用电热使水升温
　 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。
三
电热的利用和防止
2、电热的危害
将用电器烧坏
使绝缘材料老化
3、电热的防止
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。温度过高会对电器带来危害，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。
散热窗
散热风扇
1、对焦耳定律的理解，下列说法正确的是（ ）
A. 导体接入电路的时间越长，导体上产生的热量越多
B. 导体的电阻越大，通电后导体上产生的热量越多
C. 通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体上产生的热量越多
D. 导体电阻和通电时间一定，通过导体的电流越大，导体上产生的热量越多
练一练
D
2、甲、乙两个电阻的阻值之比为1∶2，现在将它们接入不同的电路中，已知通电时间相同，通过甲、乙的电流之比为2∶3，则甲、乙产生的热量之比为（ ）
A. 3∶5 B. 4∶9 C. 2∶9 D. 1∶3
练一练
C
3、现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压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
B
练一练
4、如图所示，两个密闭容器中接入电热丝R1、R2，右边容器上方接入电热丝R3，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。
本实验是根据________（填“气体”或“液体”）的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少，已知R1＝10 Ω，R3＝6 Ω，为了探究电流产生的热量与电流的关系，则R2＝________Ω。若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，则可探究电流产生的热量与________的关系。
练一练
气体
10
电阻
小结
焦耳定律
电流的热效应
电流通过导体会发热
焦耳定律
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
小结
纯电阻电路 串联电路 并联电路
电流关系
电压关系
电阻关系
比值关系
P
W
Q
I=I1=I2　　
U=U1+U2
R=R1+R2
I=I1+I2　
U=U1=U2
=　 +　　　
1
R1
1
R2
1
R
U1
U2
=　　
R1
R2
串联分压
并联分流
I1
I2
=　　
R2
R1
P=P1+P2
P1
P2
=　　
R1
R2
P1
P2
=　　
R2
R1
W=W1+W2
W1
W2
=　　
R1
R2
W1
W2
=　　
R2
R1
Q=Q1+Q2
Q1
Q2
=　　
R1
R2
Q1
Q2
=　　
R2
R1
1、将两个小灯泡L1“6 V　3 W”和L2“6 V　6 W”按照如图甲、乙所示方式连接在电源电压相同的电路中(设小灯泡的电阻为定值)，在相同时间内，电路图甲中L1、L2产生的热量为Q1、Q2，电路图乙中L1、L2产生的热量为Q3、Q4，那么下列说法中正确的是（ ）
A. Q1＞Q2 B. Q3＝Q4
C. Q2＝Q4 D. Q1＞Q3
A

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