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(共24张PPT)
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
1.认识到电能可以转化为热能，了解电热的应用。
2.知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。
3.通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。
学习目标
(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡有什么感觉？
(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？
问题：
为什么…..
新课引入
生活中，许多用电器接通电源后都伴有热现象产生。
1.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。
新知讲授
电流的热效应
一
要解释上述现象，我们必须研究电流产生的热量与哪些因素有关。
家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾。
灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出来。
着火了！
（1）可能与电阻有关
2.探究电流的热效应与哪些因素有关
（2）可能与电流有关
（3）可能与通电时间有关
[猜想与假设]
有电流导体时，导体才会发热
电烤炉工作时，烤炉温度高，导线几乎不发热，因此，电流的热效应与电阻有关。
生活中手机充电时，充电越久温度越高。
猜想
电流的大小
导体电阻的大小
通电时间
控制变量法
原理
当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使周围的空气温度升高、体积膨胀，利用这个特点，采用U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化来间接反映电流产生的热量。
实验过程
1：研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
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。
现象：电阻较大的这边的液柱上升较高．
结论：
控制不变的量是：_____ _____
电流
通电时间
实验2：电流通过导体是产生的热量与电流大小是否有关
控制不变的量是：_______ 、 ___________。
电阻
通电时间
I = 2I1
I
A
R1 = 10Ω
R3= 10Ω
R2= 10Ω
I1
电流 较大 较小
Δh
较大
较小
Δh1
Δh2
在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。
实验结论
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。二者似乎有矛盾,这是怎么回事
前提条件不同，得出的结论不同。二者并不矛盾。
电热的利用
将规格都是“220V,100W”的一台电风扇，一台电视机和一个电熨斗，分别接入家庭电路中工作相同时间，问：
（1）谁消耗的电能多？
（2）谁产生的热量多？
纯电阻电路：电路中只有电阻，将电能全部转化为内能。
W= Q（电炉子、电暖器、电饭锅等）
非纯电阻电路：除电阻外，还含有电动机或电解槽等。将电能转化为内能外，还有部分电能转化为了机械能或化学能。
W = Q + E（电风扇、电吹风等）
UIt =I2Rt+E
某电动机上标有“220 V 2 A”字样，它的线圈电阻为5 ，当它正常工作 1 min后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？若没有其他能量的损失，则得到多少机械能？
解：消耗的电能：W总=UIt=220 V×2 A×60 s=26400 J
线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2 A)2×5 ×60 s=1200 J
得到的机械能：W机=W总-Q=26400 J-1200 J=25200 J
例题
实验3：研究电热与通电时间的关系
结论：在电阻相同、电流时间相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。
(1)电流与通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；
(2)通电时间与电阻相同时，电流越大，产生热量越多；
(3)电流与电阻相同时，通电时间越长，产生热量越多。
实验结论
进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.
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。二者似乎有矛盾，这是怎么回事
答：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。
思考
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。
用来加热
电热和电功的关系
（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Q=W
Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R =I2Rt
上述公式适用于纯电阻电路。如电炉、电热器、电熨斗等。
电热和电功的关系
②非纯电阻电路
在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能 。
此时电能=内能+机械能 ，所以Q＜W。
例如：当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，有少部分转化为内能发热。
W总＝UIt =W机械能＋Q热量
课堂练习
4、把两个阻值为R1＝6Ω，R2＝9Ω 的电阻串联在电路中，通电相同时间时，R1，R2上产生的热量之比Q1∶Q2＝ ，若并联在电路中，通电相同时间，R1，R2上产生的热量之比Q1∶Q2＝ ，
2:3
3:2
5、当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使通过的电流增加到 0.4 安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么Q2是Q1的　(　 )
A. 2倍　 B. 4倍　
C. 0.25倍　 D. 0.5倍
B
课堂练习
7、电视机后盖开有很多小孔主要是为了（ ）
A. 美观 B. 减轻质量
C. 散热 D. 节约材料
6、下面几个用电器属于利用电流热效应工作的是 （ ）
A. 电冰箱 B. 洗衣机
C. 电视机 D. 电饭锅
D
C
推导公式
电功 电功率 焦耳定律 适用条件
基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt
普遍适用
纯电阻电路
Q=W
4. 电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围
电热的利用与防止
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。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。

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