新人教版九年级物理184焦耳定律.ppt

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1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第节第节电热器（电流的热效应）电热器（电流的热效应）电热油汀电热油汀电电 炉炉电暖器电暖器电水壶电水壶电熨斗电熨斗电饭锅电饭锅热得快热得快电热器：电热器： 利用电流做功将利用电流做功将电能电能转化为转化为内能内能的装置。的装置。电流的热效应：电流的热效应：通电导体发热的现象通电导体发热的现象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? ?想想议议想想议议实验方法实验方法:n现象一：电炉

2、丝通电能产生热，不通电不产生热。现象一：电炉丝通电能产生热，不通电不产生热。n猜想二：电阻丝产生的热量同猜想二：电阻丝产生的热量同通电时间通电时间有关。有关。n猜想三：导体通电时产生的热量多少与猜想三：导体通电时产生的热量多少与导导 体的电阻大小体的电阻大小有关。有关。n现象二：电阻丝通电的时间越长产生的热量越多。现象二：电阻丝通电的时间越长产生的热量越多。n事实：电阻丝的材料是镍铬合金丝，导线材事实：电阻丝的材料是镍铬合金丝，导线材 料是铜。料是铜。n猜想一：电阻丝产生的热量同猜想一：电阻丝产生的热量同电流电流有关有关控制变量法控制变量法由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行由于电流

3、通过用电器所产生热量的大小不易直接进行观察比较，实验中怎样将它变为便于直接观察比较的观察比较，实验中怎样将它变为便于直接观察比较的现象呢？现象呢？转换法转换法想一想想一想 议一议议一议 实验过程：实验过程：（1 1）在）在电流和时间相同电流和时间相同的情况下，的情况下， 研究研究热量和电阻热量和电阻的关系；的关系；（2 2）在在电流和电阻相同电流和电阻相同的情况下，的情况下，研究研究热量和时间热量和时间的关系；的关系；（3 3）在）在电阻和时间相同电阻和时间相同的情况下，的情况下，研究研究热量和电流热量和电流的关系；的关系；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

4、= 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越大，这个电阻产生的热量越 。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 = 10R = 10I1在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多。多。观察观察实验实验焦耳（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

5、，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Q = I R t 热量热量 电流电流 电阻电阻 时间时间J = A S2，公式：，公式：意义：意义：单位：单位：二，焦耳定律二，焦耳定律：1，内容：电流通过导体产生的热量跟，内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二电流的二 次方成正比次方成正比，跟导体的，跟导体的电阻成正比电阻成正比， 跟跟通电时间成正比通电时间成正比。(普遍适用普遍适用)Q = I2Rt =(0.6

6、 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根一根 60 的电阻丝接在的电阻丝接在 36 V的电源两的电源两端，在端，在 5 min内共产生多少热量内共产生多少热量?解解: :例题例题 1I = = 0.6 AUR36 V60 通过电阻丝的电流：通过电阻丝的电流：产生的热量：产生的热量：1在纯电阻电路中（在纯电阻电路中（如：电暖器，电饭锅，如：电暖器，电饭锅，电炉子等电炉子等），当电流通过导体时，电能全部转化为当电流通过导体时，电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，这样内能，而没有同时转化成其他形式的能量，这样电电流产生的热量流产生的热量Q 就等于消耗的电能就等于消耗的

7、电能W，即，即Q = W = UIt = I2Rt=Pt=2在非纯电阻电路中在非纯电阻电路中，如，如当电扇工作时，消当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：耗的电能主要转化为电机的机械能：W电电Q热热三、电能和电热关系三、电能和电热关系电能电能 内能内能+机械能机械能tRU2此时，只能用此时，只能用Q=I2Rt（焦耳定律）（焦耳定律）来计算电热来计算电热焦耳定律的理论推导焦耳定律的理论推导 电流通过导体时，如果电流通过导体时，如果消耗电能消耗电能全部全部转化为转化为热热，而没有，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就就等于

8、等于消耗的电能消耗的电能W。即即: Q = W = Pt = UIt = I2Rt=考考你：考考你：电炉丝和导线通过的电炉丝和导线通过的电流相同电流相同。为什么电炉丝热的为什么电炉丝热的发红发红，而导线却几乎，而导线却几乎不发热不发热？原因原因：导线电阻远小于电炉丝电阻，产生的热量少。：导线电阻远小于电炉丝电阻，产生的热量少。tRU21电热的利用电热的利用利用电热孵化器孵小鸡利用电热孵化器孵小鸡用来加热用来加热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。四、电热的利用和防止四、电热的利用

9、和防止电热器电热器1.原理：利用原理：利用电流的热效应电流的热效应来工作的。来工作的。2.核心部分：发热体，它是有电阻核心部分：发热体，它是有电阻率大，熔点高的材料制成的率大，熔点高的材料制成的3.电热器的电热和电功的关系电热器的电热和电功的关系因为电热器中消耗的电能只用来发热，所以因为电热器中消耗的电能只用来发热，所以电热电热Q=电功电功W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电

10、热的防止电热的防止电脑中的电脑中的CPUCPU在工作时要在工作时要产生热产生热, ,如果过热就会损如果过热就会损坏芯片坏芯片, ,所以要在芯片上所以要在芯片上加装散热片和风扇加装散热片和风扇. .（2012河南）河南）20用图用图13 所示的实验电路，测量一个所示的实验电路，测量一个标有标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率。字样的小灯泡的额定功率。（1）请在虚线框内画出与图）请在虚线框内画出与图13 对应的电路图。对应的电路图。（2）闭合开关后，电流表和电压表的示数都较小，）闭合开关后，电流表和电压表的示数都较小，小灯泡不发光，其原因是：小灯泡不发光，其原因是： 。（3）经过调整后，小灯泡发

11、光，但如何使小灯泡正）经过调整后，小灯泡发光，但如何使小灯泡正常发光呢？你的措施是：常发光呢？你的措施是：。 滑动变阻器接人电路的阻值滑动变阻器接人电路的阻值太大，电流过小，小灯泡的实际功率较小，没有达到发光功率。太大，电流过小，小灯泡的实际功率较小，没有达到发光功率。 移动滑动变阻器的滑片，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于使电压表的示数等于2.5V。（4）爱探究的小强用另一只电流表）爱探究的小强用另一只电流表A2和一个和一个5W W的的定值电阻定值电阻R，连接了如图，连接了如图14 所示的电路，同样测所示的电路，同样测出了小灯泡的额定功率。具体操作是：闭合开关出了小灯泡的额定功率。具

12、体操作是：闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表，移动滑动变阻器的滑片，使电流表A2的示数为的示数为A，小灯泡正常发光。此时电流表，小灯泡正常发光。此时电流表A1的示数的示数如图如图15所示，则小灯泡的额定功率为所示，则小灯泡的额定功率为W。0.512013 年河南中考年河南中考20.在在“测量小灯泡的额定功率测量小灯泡的额定功率”实验中实验中，灯泡上标有，灯泡上标有“3.8V”字样，电源电压恒定。字样，电源电压恒定。(1)请你用笔画线代替导线，将图请你用笔画线代替导线，将图12的实物电路连接完整的实物电路连接完整。(2)连接完实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电连接完实验电路后，开关试

13、触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其故障原因可流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其故障原因可能是能是 。 (3)故障排除后，开始实验，在移动变阻器滑片的过程中故障排除后，开始实验，在移动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视，眼睛应注视 的示数，直至灯泡正常发光的示数，直至灯泡正常发光，此时，此时电流表的示数如图电流表的示数如图13所示，则灯泡的额定功率为所示，则灯泡的额定功率为 W 灯泡处断路灯泡处断路电压表电压表1.52(4)完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为Ro的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，的

14、电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图设计了如图14所示的电路，也测出了灯泡的额定功率。请所示的电路，也测出了灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤：完成下列实验步骤：闭合开关闭合开关Sl，将，将S2拨到触点拨到触点_(选填选填“1”或或“2”)，移，移动滑片，使电压表的示数为动滑片，使电压表的示数为_V;再将开关再将开关S2拨到触点拨到触点_(选填选填“1”或或“2”)，保持滑片，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数的位置不动，读出电压表的示数U；灯泡额定功率的表达式为灯泡额定功率的表达式为P额额= (用已知用已知量和测量量表示量和测量量表示)。23.8103.8 (3.8)

15、UR电能、电功电能、电功1W WW W2 2W W1 1 （KW KW h)h)月末电能表示数减去月初电表示数 若U用V，I用A，t用s,则电能（电功）的单位是J（焦）2nWN、(KW(KWh)h)根据电能表转数计算消耗的电能多少根据电能表转数计算消耗的电能多少UIWtPt3、P = WtW 焦耳（焦耳（J） KWh t 秒（秒（s） h P 瓦特（瓦特（W） KW W = PtWtPP = UI PIUPUII 安安 A U 伏伏 V P 瓦瓦W2P UIIR II R 2UUPUIURR电功率（快慢）电功率（快慢）焦耳定律焦耳定律 3、电流通过导体时，如果、电流通过导体时，如果消耗消耗电能

16、电能全部全部转化为转化为 内能内能，而没，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就就等等于于消耗的电能消耗的电能W。即即: Q = W = Pt = UIt = I2Rt=tRU2Q = I R t 2，公式：，公式：1，内容：电流通过导体产生的热量跟，内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二电流的二 次方成正比次方成正比，跟导体的，跟导体的电阻成正比电阻成正比， 跟跟通电时间成正比通电时间成正比。P102动手动脑学物理动手动脑学物理1.某导体的电阻是某导体的电阻是2,通过通过2A的电流时，的电流时，1min产生多少焦耳的热量？产生

17、多少焦耳的热量？解：产生的热量：解：产生的热量：Q=IQ=I2 2Rt=(2A)Rt=(2A)2 22260s=480J60s=480J若电流变为原来的若电流变为原来的2倍，其它条件不变，则倍，其它条件不变，则电热是原来的电热是原来的_倍倍42.一只额定功率是一只额定功率是450w的电饭锅，的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？少热量？解：电饭锅是纯电阻电路解：电饭锅是纯电阻电路所以，每分钟产生的热量：所以，每分钟产生的热量：Q=W=Pt=450W60s=27000J3.一只电烙铁的额定电压是一只电烙铁的额定电压是220V，在，在额定电压下工作时的电阻是

18、额定电压下工作时的电阻是1210，它的额定功率有多大？在额定电压下它的额定功率有多大？在额定电压下通电通电10min产生多少热量？产生多少热量？解：电烙铁的额定功率：解：电烙铁的额定功率：WVRU401210220P22W）（额额因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以产生的热量因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以产生的热量Q=W=Pt=40W1060s=24000J4.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产的电流时，每分钟可产生生6.6104J的热量。求这台电烘箱的电的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。功

19、率和电阻丝工作时的电阻。W101 . 1s60J106 . 6tQtWP34解：电烘箱的功率：解：电烘箱的功率：电阻丝工作时的电阻值：电阻丝工作时的电阻值：W44)A5(J101 . 1IPR2325.电流的热效应有时对我们有益，我们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流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。发掉。(1)列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等(2)列举两个生活和生产

20、中为防止电流热效应产生危害列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施而采取的措施电脑主机有风扇散热电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机电视机上的散热窗、电动机外壳有许多散热片等。外壳有许多散热片等。6.在家庭电路中，有时导线长度不够，在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？火灾。这是为什么？答：根据公式答：根据公式P=I2R可知，在电流相等时，电阻可知，在电流相等时，电阻越大，电功率越大。导线相互连接的位置接触电越大，电功率越大

21、。导线相互连接的位置接触电阻比较大，因而电能转化为热的功率也较大，造阻比较大，因而电能转化为热的功率也较大，造成此处比别处更容易发热，加速老化甚至引起火成此处比别处更容易发热，加速老化甚至引起火灾灾. 有一电动机，它正常工作时的电阻有一电动机，它正常工作时的电阻为为5，电流为，电流为5A，正常工作的电压为，正常工作的电压为220V，通电，通电10min，电动机消耗的电，电动机消耗的电能为多少？产生的热量为多少？有多能为多少？产生的热量为多少？有多少电能转化为机械能？少电能转化为机械能？例题例题 2解：消耗的电能：解：消耗的电能：W= UIt =220V5A600s=6.6105J 电热电热Q = I2Rt =(5A)25600s=7.5104J转化为的机械能：转化为的机械能：E机机=WQ=6.6105J 7.5104J=5.85105J