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第4节
第十八章 电功率
piaoxiangdengmeng
焦耳定律
九年级物理全一册·人教版2024
电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，为什么电炉丝热得发红（图 18.4-1），而导线却几乎不发热？
导入
1、电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
一、电流的热效应
电炉的电炉丝和导线中通过的电流相同，电炉丝热得发红，说明电炉丝的温度比导线高，电流在电炉丝上产生的热量更多。
一、电流的热效应
电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？
问题
一、电流的热效应
电阻
电流
通电时间
猜想
实验中，如何比较电热的多少？
一、电流的热效应
一、电流的热效应
实验中，如何比较电热的多少？
一、电流的热效应
实验中，如何比较电热的多少？
Δh越大，产生的电热越多。
一、电流的热效应
实验中，如何比较电热的多少？
转换法
2、电热与电阻的关系
一、电流的热效应
A
R
RP
(控制电流相同，通电时间相同)
R1
R2
方案一
方案二
2、电热与电阻的关系
两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中电阻丝的电阻比较大。
一、电流的热效应
(控制电流相同，通电时间相同)
2、电热与电阻的关系
一、电流的热效应
两个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化.
(控制电流相同，通电时间相同)
一、电流的热效应
2、电热与电阻的关系
实验表明：在电流相同、通电时间相同的情况下，一段电阻丝的电阻越大，这段电阻丝产生的热量越多。
一、电流的热效应
2、电热与电阻的关系
结论
01
(控制电流相同，通电时间相同)
两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将另一段电阻丝与容器内的电阻丝并联，因此通过两个容器中电阻丝的电流不同。闭合开关，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。
一、电流的热效应
3、电热与电流的关系
(控制电阻相同，通电时间相同)
一、电流的热效应
结论
02
实验表明：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一段电阻丝的电流越大，这段电阻丝产生的热量越多。
一、电流的热效应
3、电热与电流的关系
(控制电阻相同，通电时间相同)
英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840 年最先确定了电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，这个规律叫作焦耳定律。
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。
二、焦耳定律
1、内容
2、表达式
“Q”表示电热，单位是焦耳（ J ）
“I”表示电流，单位是安培（ A ）
“R”表示电阻，单位是欧姆（ Ω ）
“t”表示通电时间，单位是秒（ s ）
1 J=1 A2·Ω·s
电流通过某些用电器时，电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q =W=UIt=I2Rt。
二、焦耳定律
3、电热与电功的关系
二、焦耳定律
3、电热与电功的关系
(纯电阻电路)
3、电热与电功的关系
二、焦耳定律
电风扇、洗衣机、电动车等消耗电能，主要转化为机械能，只有少部分转化为内能。
(非纯电阻电路)
<
二、焦耳定律
4、电热功率
例题
01
如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。实验中，通过观察________________________可比较电阻丝产生的热量的多少；甲装置可探究电流产生的热量与_____________的关系；乙装置可探究电流产生的热量与____________的关系。
U型管中液面的高度差
电阻
电流
某电炉丝的电阻为48.4Ω，接在220V的电路中，通电5min产生的热量是多少？
例题
02
解
t=5min=300s
Q=U t/R
=220 ×300÷48.4
=300000J
答：产生热量 300000J
例题
03
一台电动机线圈电阻为0.5Ω，接在220V电路中正常工作，通过的电流为2A，工作10min。求：
(1)电动机消耗的电能；
(2)线圈产生的热量；
(3)电动机输出的机械能。
解
t=10min=600s
(2) 线圈产生的热量
Q=I Rt
=2 ×0.5×600
=1200J
例题
03
一台电动机线圈电阻为0.5Ω，接在220V电路中正常工作，通过的电流为2A，工作10min。求：
(1)电动机消耗的电能；
(2)线圈产生的热量；
(3)电动机输出的机械能。
解
t=10min=600s
(1) 消耗的电能
W=UIt
=220×2×600
=264000J
例题
03
一台电动机线圈电阻为0.5Ω，接在220V电路中正常工作，通过的电流为2A，工作10min。求：
(1)电动机消耗的电能；
(2)线圈产生的热量；
(3)电动机输出的机械能。
解
t=10min=600s
(3) 输出的机械能
E=W Q
=264000 1200
=262800J
生活中和许多产业中都要用到电热。家里的电热水器、电饭锅、电熨斗、电炉、孵化器等，都是利用电热的例子。
三、电热的利用和防止
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。过多的电热如果不能及时散失，会产生许多安全隐患。
三、电热的利用和防止
电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性，要保证其稳定工作，就必须要有效地散热。
电脑通过安装风扇散热，一些手机利用铜片、石墨散热片、热管等散热。大数据服务器会产生大量电热，可通过多种方式进行散热
三、电热的利用和防止
课堂小结
1. 通过某电阻丝的电流为2 A时，测得它的电阻是2 Ω，该电阻丝1 min产生多少热量？
课堂练习
解
t=1min=60s
Q=I Rt
=2 ×2×60
=480J
答：电阻丝 1min 产生热量 480J
2. 一台额定功率是450 W 的电饭锅，在额定电压下使用，1 min产生多少热量？
课堂练习
解
t=1min=60s
Q=Pt
=450×60
=27000J
答：电饭锅 1min 产生热量 27000J
3. 一个电烙铁的额定电压是220 V，在额定电压下工作时的电阻是1 210 Ω，它的额定功率有多大？ 在额定电压下通电10 min 产生多少热量？
课堂练习
解
t=10min=600s
P=U /R
=220 ÷1210
=40W
Q=Pt
=40×600
=24000J
答：额定功率 40W，通电 10min 产生热量 24000J。
4. 某校师生自制了一台电烤箱。电烤箱的电阻丝通过5 A 的电流时，1 min可产生6.6×104 J的热量。求这台电烤箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
课堂练习
解
t=1min=60s
P=Q/t
=66000÷60
=1100W
由 Q=I Rt 得
R=Q÷I t
=66000÷(5 ×60)
=44Ω
答：电功率 1100W，电阻丝电阻 44Ω。
5. 一个电热水壶的容量为1 L，电功率为1 000 W，在标准状态下按上述容量烧开一壶初温为20 ℃的水，至少需要多长时间？
课堂练习
解
V=1L=0.001m
m=ρV=1000×0.001=1kg
Q 吸 = cmΔt=4200×1×(100 20)=336000J
不计热量损失 W=Q 吸
t=W/P
=336000÷1000
=336s
答：至少需要 336 秒
6. 电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散失掉。
（1）列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例。
（2）列举两个生活或生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施。
课堂练习
（1）利用电流热效应
电饭锅煮饭，电烙铁焊接元件
（2）防止电流热效应危害
电脑主机安装散热风扇，电动机外壳设置散热片
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