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15.4焦 耳 定 律
15.4焦 耳 定 律
回顾：
1.电流做功的实质：
2.电功的计算公式:W=Pt=_____,
推导公式： 和
3.纯电阻用电器工作时，将_____全部转化为_____
UIt
电
内能
电能转化为其他形式的能。
1.知道电流的热效应
2.通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关
3.知道焦耳定律
4.通过电热的利用和防止知识的学习
5.再次熟识在串、并联电路中各物理量的比例关系分别与各电阻有何关系
本课目标：
6.会档位类型题的计算
你经历过吗？
它们的通电使用一段时间后的共同特点？
电烤箱
电烙铁
电热水器
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。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。
电流的热效应
问题
电炉丝与导线串联接到电路里，通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却不怎么热？
提出问题：
电流通过导体产生的热量多少跟什么因素有关？
猜想与假设：
猜想一：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：导体通电时产生的热量多少与与通电时间有关。
猜想二：导体通电时产生的热量多少与与电流有关。
通电导体放出的热量跟电阻的关系
——控制电流、通电时间相同
油
用油升温的变化情况反映电阻丝放出热量的多少
转换法
思考：
①为什么要用油而不用水？
油是绝缘体，
比热容较小，吸收热量后温度变化较明显。
②油的质量需要相等吗？
怎样比较油吸收热量的多少？
质量相等
电流产生的热量与电阻的关系
t0 t1 t2 t3 t4
R1=5 15 20 25 30 35
R2=10 15 25 35 45 55
温度t/℃
电阻R/Ω
　　当通过导体的电流和通电时间一定时，电阻越大，导体产生的热量越_______。
多
实验2：探究导体产生的热量与电流的关系
如何设计电路图？
这样设计合理吗？
A1
A2
R1 = 5 Ω
R2 = 5Ω
R3 =5Ω
R1 = 5 Ω
R2 = 5Ω
R3 =5Ω
设计电路图
实验器材：电源、导线、开关、3个相同的定值电阻、
2个滑动变阻器、2个电流表、2支温度计
电流产生的热量与电流的关系
A1
A2
实验2：探究导体产生的热量与电流的关系
在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，这个导体产生的热量越_______。
多
实验3：探究导体产生的热量与通电时间的关系
在电阻和电流一定时，通过导体的时间越长，这个导体产生的热量越_______。
多
另一种设计：
利用U型管液面高度差表示容器中空气温度变化的多少：
即液面高度差越大，电阻丝产生热量越多。
空气
实验前，两个透明容器中密闭的空气（或液体）_____和_____都相同；
质量
初温
实验中会用到 法和 法。
观察温度计升高的示数
观察液面高度差
转换
控制变量
实验1：探究导体产生的热量与电阻的关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
设计实验、验证假设：
R1 = 5 Ω
R2 = 5Ω
R3 =5Ω
实验1：探究导体产生的热量与电流的关系
提问：1、 R2的作用是什么？
2、 能否把R2阻值改为其它数值？
使通过R1和R3的电流不相等
可以
（3）探究导体产生的热量与通电时间的关系
通电3分钟
通电7分钟
h1
h2
电流 I 的单位：A
电阻 R 的单位：Ω
时间 t 的单位：s
热量 Q 的单位是：J
二、焦耳定律
1.内容：
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。
2.公式： Q = I2Rt
3.单位：焦耳（J）
4.根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律
则Q = W = UIt = I 2Rt
根据欧姆定律U = IR
又由于W = UIt
若电流做的功全部用来产生热量
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算。
思考：对于纯电阻电路和非纯电阻电路，计算方法有何区别？
即Q = W
纯电阻电路：
W总=Q放=Pt=UIt= =I2Rt
U2
R
t
如电饭锅、电烤箱、电炉子、电暖器、饮水机……
非纯电阻电路：
W总＞Q (W总＝UIt =W外＋Q)
如电吹风、电风扇、洗衣机……
三、电流热效应的利用和危害
电热器:用电来加热的设备主要部分——发热体
工作原理：电流热效应
电热的利用
电流热效应的应用与控制
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。
各式各样的散热
电器的散热孔
　　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。
问题
电炉丝与导线串联接到电路里，通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却不怎么热？
由 于 R丝＞R线
结 合 Q = I2Rt
则Q丝＞Q线
已知R1＜R2，电源电压恒定，则在相同时间里，把下列四种情况分别接入电路中，放出热量最多的是 ，放出热量最少的是
R1
R2
R1
R2
R1
R2
甲
丁
丙
乙
丙
甲
串、并联电路中产生热量的特点。
串联电路 并联电路
相同点 不同点
Q1∶Q2＝R1∶R2
Q1∶Q2＝R2∶R1
电路的总热量等于各用电器产生热量之和，即：
Q＝Q1＋Q2
相等时间内各用电器所消耗的功率与其电阻成_____，即：
正比
相等时间内消耗的功率与其电阻成_____，即：
反比
1、串联电路：
在同一电路中，比较两个用电器（抓电路特点）
用电器A、B串联时，除了电流之比等于1：1，其它物理量之比都等于它们电阻之比。
2、并联电路：
用电器A、B并联时，除了电压之比等于1：1，其它物理量之比都等于它们电阻反比。
吹风机的开关设有三档：
一档是自然风；二挡是暖风；三档是热风。
其中的物理原理是什么呢？
应用：
电饭锅、电磁炉、电烤箱、电压力锅、饮水机、电烙铁等。（一般区分用词：高温档、低温档 、中温档等）
即：当电压一定时，总电阻越小， 消耗的总电功率越大
UI
焦耳定律
电流的热效应
定义：电流通过导体时会产生热量，将电能转化为内能，这种现象叫作电流的热效应
探究电流热效应与什么因素有关：
在其他条件相同的情况下，电流越大，电阻越大，加热时间越长，通电导体产生的热量越多
实验方法：控制变量法、转换法
焦耳定律
定义：电流通过导体时产生的热量，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，这个规律叫做焦耳定律
公式：Q=I Rt（适用于任何电路）
推导式：Q = UIt = U t/R（适用于纯电阻电路）
纯电阻电路：电能全部转化为内能的电路
电热的利用：利用电热散热、设法散热
下课
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