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第十八章 第４节
焦耳定律
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生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
开动脑筋
电流的热效应
电流的热效应的定义
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。
你知道有哪些利用电流的热效应工作的用电器？
电熨斗
电炉
电饭煲
吹风机
取暖器
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量的多少跟什么因素有关？
探究电热的影响因素
提出问题
猜想与假设
电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。
与导体电阻大小有关
电炉丝通电的时间越长产生的热量越多。
与通电时间有关
在电路中大功率的电炉产生的热量更多，通过大功率电炉电流大。
与通过导体的电流有关
猜想：与电阻、电流、时间有关
电流的热效应与哪些因素有关
猜想：电流的热效应可能与导体的电阻和电流的大小有关。
实验1：探究电流的热效应与电阻的大小有关。
设计实验
1、当一个物理量被猜测与多个因素有关，应该用 什么方法去研究？
2、在这个实验中，如何控制通过两段电阻的电流相同？
3、如何比较两段电阻丝产生的热量的多少？
当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升。
电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。
实验中，通过观察U行管中液面上升高度来比较电流产生的热量的多少。
实验结论
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
结论：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2：研究电热与电流关系
I = 2I1
I
A
R = 10 Ω
R = 10 Ω
R = 10 Ω
I1
　　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。
10 Ω
10 Ω
10 Ω
(3)研究通电时间对产生热量的影响
要研究通电时间对产生热量的影响,应该控
制　　　　和 不变,改变 　。 　 　　　　　　　
通电时间
电阻
电流
由生活经验知道，同一个电热器（电阻
一定），电流不变时，通电时间越长，产生
的热量越多。
　　
　　
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。
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。
在电流和电阻都相同的情况下，通电
时间越长，这个电阻产生的热量越多。
结论：电流通过导体产生的热量跟 、
、 有关。
电流
电阻
通电时间
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。
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焦耳定律
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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。
2．公式：
Q = I2Rt
Q——电热——焦
I —— 电流 ——安
R —— 电阻 ——欧
t —— 时间 ——秒
3．单位：
焦耳（J）
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
I =
U
R
解：
=
36V
60Ω
= 0.6A
Q = I2Rt
= (0.6A)2×60W×300s
= 6480J
已知电阻R、电压U、时间t，求产生的热量Q；求热量则利用公式Q = I2Rt ，而I未知，则先利用I = 求I
U
R
例题
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。二者似乎矛盾，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。
小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看做导体）接在干电池正负两极上，如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧。这是因为较窄处 （ 　）
A．电阻较大
B．电流较大
C．电压较小
D．电功率较小
A
例题
导体越细，电阻越大
串联电路中各处电流相等
较窄处电阻大，电压较大
较窄处电压大，电功率较大
电热的利用：
电热水器、电饭锅、电熨斗、电孵化器等等。
电热的利用和防止
生活中电热的利用：
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。
电热的危害
电热的防止
电脑中的CPU在工作时要产生热,如果过热就会损坏芯片,所以要在芯片上加装散热片和风扇.　
一、电流的热效应
定义：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。
二、焦耳定律
表述：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体电阻成正比，跟通电时间成正比。
公式：Q = I 2 R t
三、电热的利用和防止
1．利用：电暖气、电烤箱、电熨斗。
2．防止：散热窗、散热扇。
1）纯电阻电路：
2）非纯电阻电路：
一、电流的热效应
定义：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。
二、焦耳定律
表述：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体电阻成正比，跟通电时间成正比。
公式：Q = I 2 R t
三、电热的利用和防止
1．利用：电暖气、电烤箱、电熨斗。
2．防止：散热窗、散热扇。
1．将两根火柴分别放在串联的两根电热丝R1和R2上，若R1=5 Ω >R2，通电后问那根火柴先被点燃 （ ）
A. R1在上的火柴
B. 在R2上的火柴
C. 同时点燃
D. 无法确定
2．要使电热器在单位时间内放出的热量减少一半，则应使 （ ）
A. 通过它的电流减小一半
B. 它两端的电压减小一半
C. 它的电阻减小一半
D. 电压和电阻均减小一半
练习
A
C
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
　　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

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