焦耳定律.完整版PPT资料课件.ppt

焦耳定律 周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可之后就发现，小明刚看过电视。可之后就发现，小明刚看过电视。生活中，许多用电器接通电源后，都伴生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。有热现象产生。生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。生。请举例说明。1 1、电流的热效应：电流通过导体时电能、电流的热效应：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。转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。一、电流的热效应一、电流的热效应2、电流的热效应能量转化、电流的热效应能量转化电能内能电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热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得发红，而导线却几乎不发热?电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?想想议议想想议议9下列家电或交通工具工作时，利用电能转化猜想三：电流产生的热量与导体的电阻大小有关。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；线圈电阻为2，线圈中电流为10A，这台电由电阻率大、熔点高的合金制成。电视机 B.英国物理学家焦耳通过大量的实验，总结出焦耳定律。通电一段时间后，U型管中1如图所示，在A、B两个容器内装有质量和温度实验2：研究电热与电流关系生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。2、电流的热效应能量转化（2）当处于保温档时，电路中的电流是多少？（3）当开关S置于“2”挡时，的总功率是多少？9下列家电或交通工具工作时，利用电能转化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?14如图所示，甲、乙、丙三个密闭容器中密封着现象一：电流越大，电炉丝能产生热量越多现象一：电流越大，电炉丝能产生热量越多猜想一：电流产生的热量与电流有关现象二：通电时间越长电炉丝产生的热量越多。现象二：通电时间越长电炉丝产生的热量越多。猜想二：电流产生的热量与通电时间有关事实：电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。事实：电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。猜想三：电流产生的热量与导体的电阻大小有关。猜想三：电流产生的热量与导体的电阻大小有关。猜想？问题一：如何比较电流产生的热量的大小？实验装置实验装置实验方法：控制变变量法转换法问题二：如何控制电流相同来研究电流产生的热量与不同电阻值的关系？实验装置实验装置R1=5 R2=10 A问题二：如何控制电阻相同来研究电流产生的热量与不同电流大小的关系？I=2I1IAR=10 R=10 R=10 I1实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系R1=5 R2=10 A在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻在电流相同、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。越大，这个电阻产生的热量越多。实验实验2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系I=2I1IAR=10 R=10 R=10 I1在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电阻产生的热量越多。越大，电阻产生的热量越多。观察实验观察实验焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 年的时间做了年的时间做了 400 多次实验，多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实研究热和功的关系。通过大量的实验，于验，于 1840 年最先精确地确定了电年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。时间的关系。焦焦 耳耳3.3.单位：焦耳（单位：焦耳（J J）2.公式：公式：根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律：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。正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。英国物理学家英国物理学家焦耳焦耳通过大量的实验，总结出焦耳定律。通过大量的实验，总结出焦耳定律。焦焦 耳耳 定定 律律(补充）补充）*4.电热功率电热功率PQ=I2RQ=I2Rt =(0.6 A)260 W W300 s =6 480 J 一根一根 60 的的电电阻阻丝丝接在接在 36 V的的电电源两端，在源两端，在 5 min内共内共产产生多少生多少热热量量?答答:在在 5 min 内共内共产产生生 6 480 J 热热量。量。解解:例例题题I=0.6 AUR36 V60 输电导线电热器的发热体额额定定电压电压相同的灯泡，相同的灯泡，额额定功率越大，定功率越大，电电阻越阻越小，正常工作小，正常工作时单时单位位时间时间内内产产生的生的热热量越多。可是量越多。可是按照焦耳定律，按照焦耳定律，电电阻越大，阻越大，单单位位时间时间内内产产生的生的热热量量越多。二者似乎有矛盾，越多。二者似乎有矛盾，这这是怎么回事是怎么回事?想想议议想想议议答：前者说电阻越小，答：前者说电阻越小，正常工作正常工作时时单位时间内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，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。时应该特别注意条件。1电热的利用电热的利用-电热器电热器电热器的优点电热器的优点:清洁卫清洁卫生，没有环境污染，热效率生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调高，还可以方便地控制和调节温度。节温度。三、电热的利用和防止三、电热的利用和防止定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。原理：焦耳定律组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。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。运行时要用微型风扇及时散热等等。2电热的危害电热的危害1在电热器（纯电阻）电路（只有电阻）中：在电热器（纯电阻）电路（只有电阻）中：电电能全部能全部转转化化为为内能，内能，W=QW=UIt=Q=I2Rt如：如：电电暖器，暖器，电饭锅电饭锅，电电炉子等。炉子等。2当当电电扇（扇（电动电动机）工作机）工作时时，消耗的，消耗的电电能主能主要要转转化化为电为电机的机械能：机的机械能：WQ热热四、电能（电功）和电热关系四、电能（电功）和电热关系电电能能 内能内能+机械能机械能W=UIt Q=I2Rt 一台电动机正常工作时线圈两端电压为一台电动机正常工作时线圈两端电压为380V，线圈电阻为线圈电阻为2，线圈中电流为，线圈中电流为10A，这台电，这台电动机正常工作动机正常工作1S消耗的电能为消耗的电能为W和产生的热和产生的热量为量为Q分别为多少？分别为多少？如图所示，在四个相同的水槽中盛有质量和温度都相同的水，现将电阻丝R1、R2（R1R2），分别按下图所示的四种方法连接放入水槽，并接入相同的电路。通电相同时间后，水槽中水温最高的是：1如图所示，在A、B两个容器内装有质量和温度都相同的水，已知R1=2R2，通电后（）AA中的水先沸腾 BB中水先沸腾C两容器中的水同时沸腾D无法确定2（2021泗洪县模拟）如图所示电路中，已知R1R2，电源电压U保持不变，在相同的时间内四个电路中总共放出的热量由多到少的顺序是（）A甲、乙、丙、丁 B 甲、丙、丁、乙C丙、丁、乙、甲 D乙、丁、丙、甲3（2021峨眉山市二模）如图所示，在左、右两个相同容器中分别装有质量和温度都相同的水和煤油，通电后，两容器中的液体同时升到60，由此可知（）AR1=R2 BR1R2CR1R2 D条件不足，无法确定11.下列关于如图所示实验的说法中错误错误的是：A.该实验研究的是电流的热效应 B.观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越C.大产生的热量越少C.实验中采用了控制变量法 D.通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少9下列家电或交通工具工作时，利用电能转化为内能进行工作的是A.电视机 B.洗衣机 C.电熨斗 D.无轨电车14如图所示，甲、乙、丙三个密闭容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。三个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，其中在丙容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联。通电一段时间后，U型管中两侧的液面高度差最大的是A甲 B乙 C丙 D三个相同电热计算两种典型的电饭煲电路两种典型的电饭煲电路 1、如图所示为的电原理图，当控制开关闭合时处于、如图所示为的电原理图，当控制开关闭合时处于加热煮饭状态，此时功率为加热煮饭状态，此时功率为1000W饭熟后，控制开关自饭熟后，控制开关自动断开，处于保温状态，若此时的功率为动断开，处于保温状态，若此时的功率为100W求：电求：电热板和保温器的电阻各为多少（假设电阻值不随温度的变热板和保温器的电阻各为多少（假设电阻值不随温度的变化而变化）？化而变化）？2、如图是某品牌家用的工作原理图，已知、如图是某品牌家用的工作原理图，已知R2的阻值的阻值为为44，单独闭合开关，单独闭合开关S1时，处于保温状态，此时的保温时，处于保温状态，此时的保温功率为功率为40W求：求：（1）R1阻值是多少？阻值是多少？（2）同时闭合开关）同时闭合开关S1、S2，处于加热状态，此时电路的，处于加热状态，此时电路的总功率是多大，此时工作总功率是多大，此时工作1min消耗多少电能？消耗多少电能？3某设有某设有“加热加热”和和“保温保温”两档，其内部简化电路两档，其内部简化电路如图所示若已知如图所示若已知R0=44，R=2156，则，则（1）当开关）当开关S置于置于“1”档时，处于档时，处于（选填（选填“加热加热”或或“保温保温”）状态；）状态；（2）当处于保温档时，电路中的电流是多少？）当处于保温档时，电路中的电流是多少？（3）当开关）当开关S置于置于“2”挡时，的总功率是多少？挡时，的总功率是多少？4、有一个直流电动机，当加在它两端的电压为、有一个直流电动机，当加在它两端的电压为0.2V时，不转，测得流过的电流是时，不转，测得流过的电流是0.5A；若把接入；若把接入2.0V的电压的电压的电路中，正常工作，工作电流是的电路中，正常工作，工作电流是1.0A求：求：（1）正常工作时输出功率多大？）正常工作时输出功率多大？（2）如果在正常工作时，转子突然被卡住，此时的发热）如果在正常工作时，转子突然被卡住，此时的发热功率是多大？功率是多大？