资源简介

(共27张PPT)
第三节
焦耳定律
第十七章
电流做功与电功率
导入新课
想一想
（1）导线和电熨斗是串联的，为什么电熨斗很热而导线几乎不热？
（2）点亮的白炽灯泡过一会儿会烫手，说明什么？
一、电流的热效应
（1）寻找以下用电器的共同特点
电热毯、电水壶、电饭煲、烤箱等。
用电器工作时都要消耗电能，都会发热，电能转化为内能。
（2）电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能的现象叫做电流的热效应。
1. 电流的热效应
2. 电流产生的热量与哪些因素有关
【提出问题】电流通过电热器产生的热量与哪些因素有关？
【进行猜想】
（1）电热器只有通电才会发热，它们产生的热量是否与电流有关
（2）电炉丝和导线电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热
它们产生的热量是否与电阻有关？
（3）通电时间越长，水的温度越高，产生的热量是否与时间有关？
【设计实验】
通电时电阻丝产生的热量被空气吸收，空气的温度就会升高。
转换法：
可以通过温度计示数来比较电阻丝产生热量的多少。
视频演示——《探究影响导体产生热量的因素》
【实验结论】
从实验可以发现，电流产生的热量跟电流大小、导体电阻以及通电时间有关。
当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。
当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。
当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
3. 探究电流产生的热量与哪些因素有关 （第2套经典方案）
（1）实验装置介绍（焦耳定律演示器）
透明的塑料容器内部密闭着等量的空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。容器中各有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝串联在一起接入电路。
【设计实验】
（3）研究方法
①控制变量法
在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验应该控制两个物理量不变。
②转换法
实验中通过观察U形管液面的高度差来比较电流产生热量的多少，这种研究方法叫转换法。
U形管液面的高度差越大，电流产生热量越多。
1. 视频演示——《电流通过导体产生的热量跟电阻的关系》
2. 视频演示——《电流通过导体产生的热量跟电流的关系》
【实验结论】
当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。
当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。
当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
二、焦耳定律
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
公式中各物理量及其单位：
I 表示电流，单位是安培（A）
R 表示电阻，单位是欧姆（Ω）
t 表示时间，单位是秒（s）
Q表示热量，单位是焦耳（J）
英国物理学家焦耳做了大量的实验，他于1841年发现了该定律。
焦耳在研究热的本质时，发现了热和功之间的转换关系，最终发展出热力学第一定律。
他用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。即焦耳定律。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818年12月24日—1889年10月11日），出生于曼彻斯特近郊的沙弗特，英国物理学家，英国皇家学会会员。
人物介绍
主要成就
3. 物理学家——焦耳
4. 推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量，
即 Q = W
因为电功 W = UIt
根据欧姆定律 U = IR
所以 Q = W = UIt = I2Rt
可见，在消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出的结论与焦耳定律一致。
5. 电功与电热
（1）电功与电热的区别
电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也表示有多少电能转化为其他形式的能。
电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。
两者表示的意义不同，是两个不同的概念。
（2）电功与电热的联系
①纯电阻电路
该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即电热等于电功 Q热量=W 。
例如，电取暖器、电饭煲、热水器等这些用电器工作时电能全部转化为内能，产生的热量均可用下列公式计算：
Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R =I2Rt
②非纯电阻电路
在该类电路中，电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能，即电热小于电功 Q热量＜W。例如，电风扇、洗衣机等。
这种情况下，计算电流产生热量的公式为： Q =I2Rt
I 表示电流，R 表示用电器（电动机）的电阻。
想一想
你现在明白了吗？电炉丝通电时，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？
①因为电炉丝与导线串联，电流与通电时间相等，
②但是电炉丝的电阻远大于电线的电阻，
③根据焦耳定律 Q=I 2Rt 可知，
④在相同时间内，电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，
所以电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。
6. 电热的利用
电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用了电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体，都由电阻较大的电阻丝制成，工作时消耗的电能几乎全部用来产生热量，有较高的效能。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。
电流的热量有时是有害的，应减小。
（1）电热对家用电器的影响
例如我们的电脑在工作时，电路元件发热，温度升高，会影响到电脑的稳定性，甚至烧坏电脑CPU。人们常常采用安装散热窗、使用微型风扇等方法及时散热。
7. 减小电热的危害
散热窗
微型风扇
电视机后盖
电视机散热方法：在后盖开有很多孔，为了通风散热。
投影仪的散热方法：除在侧壁开孔外，内部还装有电风扇，工作时电风扇转动把热量吹到机器外面，可以降低灯泡、机器内部元件的温度。
散热窗
散热风扇
（2）电热对家庭电路的影响
当家中同时使用空调、电热水器等大功率用电器时，电路中的总电流会增大，有可能超过安全值，过多的电热会使导线的绝缘层损坏，引起线路故障，甚至引发火灾。
对此，人们往往把输电线路采用电阻率较低的铜线（而非铁线），并且增加了横截面积，从而减小了导线的电阻，根据焦耳定律Q=I Rt可知，也就减小了电流在导线上产生的热量。
你还能列举生产生活中利用电热或减小电热危害的实例吗
课堂总结
电流的
热效应
焦耳
定律
1.电线通电后会发热是什么原因导致的？
2. 给电饭煲通电后，电饭煲里的发热盘非常热，但是连接电饭煲的导线却不怎么热，这是为什么
作业
答：因为电线也有电阻，根据焦耳定律可知，电线也会发热。
答：因为发热盘与导线串联，所以电流相等，又因为发热盘的电阻比导线大得多，根据焦耳定律公式Q=I2Rt可知，通电的时间相同，发热盘产生的热量比导线大得多，所以发热盘非常热而导线却不热。
下 课
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

展开更多......

收起↑