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第十八章 电功率
第四节 焦耳定律
新知探究
一、电流的热效应
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象发生。
电取暖器
热得快
视频播放：电流的热效应
电饭煲
电热杯
热水器
1.定义：电流通过导体时电能转化成热能的现象叫做电流的热效应。
2.实质：电能转化为热能
3.电热：电流通过导体时产生的热。用Q表示,单位焦耳（J）。
二、探究：电流的热效应与什么因素有关
提出问题：
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？
那么，电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？
猜想假设：
猜想一：电阻丝产生的热量同通电时间有关。
猜想二：导体通电时产生的热量多少与导体的电阻大小有关。
猜想三：电阻丝产生的热量同电流有关。
实验方法：
（1）控制变量法。两个透明容器中密闭的空气要求_____和_____都相同；
质量
初温
（2）转换法。由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行观察比较，实验中通过_____________来比较产生的电热的多少。这里应用到的物理方法是_______。
液柱的高度差
转换法
控制变量法、转换法
设计实验、验证假设：
（1）探究电流产生的热量与通电时间的关系
在研究通电时间对产生热量多少的影响时，应该控制电流和电阻不变。
实验表明，在阻值和电流不变时，通电时间越长，电流产生的热量越多。
（2）探究电流产生的热量与电阻的关系
在研究电阻对产生热量多少的影响时，应该控制__________和电流不变，则可以让两个阻值不同的电阻______（串联／并联）后接入电路。
通电时间
串联
探究电流产生的热量与电阻的关系
实验表明，在电流和通电时间相同的条件下，电阻阻值越大，电流通过电阻产生的热量越多。
（3）探究电流产生的热量与电流的关系
在研究电流对产生热量多少的影响时，应该控制__________和电阻阻值不变，则可以让两个阻值相同的电阻_____（串联／并联）后再与另一阻值相同的电阻_____（串联／并联）接入电路。
通电时间
并联
串联
探究电流产生的热量与电流的关系
实验表明，在电阻大小和通电时间相同的条件下，电流越大，产生的热量就越多。
实验结论：
结论1：在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。
结论2：在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。
结论3：在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
三、焦耳定律
焦耳（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。
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，通电时间用t表示，则焦耳定律为:
公式中的Q、I、R、t的
单位分别为J、A、Ω、s 。
电流流过纯电阻电器（如电炉、电烙铁、电熨斗等）时，电能全部转化为内能，那么电流产生的热量 Q 就等于消耗的电能 W 。
根据欧姆定律 ，代入得:
对于纯电阻电器，电流产生的热量除了可用公式： 计算，还可以用下面公式进行计算：
对于非纯电阻电器（如电吹风等），Q＜W ,电流产生的热量只能用公式： 来计算。
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？
因为电线和电炉串联，通过它们的电流，通电时间是一样的，而电炉的电阻比电线的电阻大的多，所以根据焦耳定律 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。
例题讲解
【例1】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？
【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中的电流为10A，若这台电动机正常工作1min，求：
（1）消耗的电能W。
（2）产生的热量Q。
1.电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
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。
2.电热的危害
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。
电热的利用和防止
电熨斗
电视机散热孔
电脑主板风扇
笔记本散热孔
取暖器
电饭锅
电动机外壳做成凹凸状
★★电热利用:
★★电热防止:
电熨斗
电视机散热孔
电脑主板风扇
笔记本散热孔
取暖器
电饭锅
电动机外壳做成凹凸状
课堂小结
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。这个规律叫做焦耳定律。
Q=I2Rt
3.电热的利用和防止
2.电热的计算
（1）纯电阻电路：Q=W=I2Rt=Pt=UIt=U2t/R
（2）非纯电阻电路：Q ＜W Q = I2Rt
课堂练习
1.下列用电器中，利用电流的热效应的是（ ）
A．电风扇 B．电饭锅 C．电视机 D．电动机
B
2.下列各用电器均标有“220V 60w”字样，它们正常工作相同的时间发热最多的用电器是（ ）
A．电视机 B．电风扇 C．电热毯 D．电灯
C
3.当温度降到很低时，某些金属导体的电阻会突然消失，这种现象称为超导现象。假如所有导体都没有了电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是（ ）
A．白炽灯仍然能发光 B．电动机仍然能转动
C．电饭锅仍然能煮饭 D．电熨斗能熨烫衣服
B
4.将两根火柴分别放在串联的两根电热丝R1和R2上，若R1＞R2，通电后问那根火柴先被点燃（ ）
A．R1在上的火柴 B．同时点燃
C．在R2上的火柴 D．电熨斗能熨烫衣服
A
5.将两根火柴分别放在并联的两根电热丝R1和R2上，若R1＞R2，通电后问那根火柴先被点燃（ ）
A．R1在上的火柴 B．同时点燃
C．在R2上的火柴 D．电熨斗能熨烫衣服
C
6.把一台电动机接入电压为220V的电路中，通过电动机的电流为5A，电动机线圈的电阻为2Ω，1min电动机消耗的电能为多少？通过线圈的电流产生的热量为多少？
7.一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10min产生多少热量？
8.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻？
谢谢聆听

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