18.4焦耳定律课件PPT.ppt

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1、第四节第四节 焦耳定律焦耳定律饮水机饮水机电暖气电暖气电热油汀电热油汀电炉电炉电热毯电热毯电烙铁电烙铁感受生活感受生活电流的热效应电流的热效应电流流过导体电流流过导体时，时，将电能转化将电能转化为内能为内能，这种现象叫做，这种现象叫做电流的电流的热效应热效应。通电后有什么现象通电后有什么现象电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝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热得发红，而导线却几乎不发热?说明电流产生的热量和电阻大小有关说明电流产生的热量和电阻大小有关想想议议想想议议着火着火了！了！why why？电流产生的热量和电流大小有关电流产生的热量和电流大小有关跟跟电

2、流电流有关有关跟跟电阻电阻有关有关跟跟时间时间有关有关演示演示电阻丝电阻丝探究一：产生的热量多少与电阻大小的关系探究一：产生的热量多少与电阻大小的关系通通过过导导体体电电流流和和通通电电时时间间相相同同时时，导导体电阻越大体电阻越大，电流产生的热量越多。，电流产生的热量越多。思考题思考题2 2：为何用煤油而不用水？为何用煤油而不用水？思考题思考题3 3：为何让甲、乙串联？你将观察到什为何让甲、乙串联？你将观察到什么现象？说明什么问题？么现象？说明什么问题？思考题思考题1 1：观看实验器材，找出该实验中甲瓶观看实验器材，找出该实验中甲瓶和乙瓶的哪些量是相同的？和乙瓶的哪些量是相同的？演示电阻丝电

3、阻丝探究二：探究二：产生的热量产生的热量多少与电流大小的关系多少与电流大小的关系导导体体电电阻阻和和通通电电时时间间相相同同时时，通通过过导导体的电流越大体的电流越大，电流产生的热量越多。，电流产生的热量越多。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=5 R=5 R=5 I1在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过在电阻相同、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一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。多。本实验中是如何控制电阻一定的？怎样本实验中是如何控制电阻一定的？怎样改变电流的大小的？你还有什么不同的改变电流的大小的？你还有什么不同

4、的方法？方法？通通过过导导体体电电流流和和导导体体电电阻阻相相同同时时，通通电电时时间间越越长长，电电流流产产生生的的热热量量越多。越多。以上两个实验中电流通过电阻丝是产生热量以上两个实验中电流通过电阻丝是产生热量的多少是怎样体现出来的？应用了哪些研究的多少是怎样体现出来的？应用了哪些研究方法？方法？温度计示数的变化温度计示数的变化转化法转化法控制变量法控制变量法英国物理学家焦耳通英国物理学家焦耳通过大量的实验，于过大量的实验，于18401840年精确地确定了电流产年精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即和通电时间的关系，即焦耳定律焦耳定律 焦耳焦耳 (

5、1818(18181889)1889)1.1.内内容容：电电流流通通过过导导体体产产生生的的热热量量跟跟电电流流的的平平方方成成正正比比，跟跟导导体体的的电电阻阻成成正正比比，跟跟通通电电时间成正比时间成正比.2.2.公式：公式：Q=Q=I I2 2RtRt3.3.单位：单位：I I-A-A，R-R-，t-S t-S，Q-J.Q-J.英国物理学家英国物理学家焦耳焦耳做了大量的实验，于做了大量的实验，于18401840年最先精确地年最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律焦耳定律.焦耳定律适用于任何用电器的热量计算焦耳

6、定律适用于任何用电器的热量计算(普遍适用普遍适用)例例1 1：流过一根：流过一根1010欧姆的电阻丝的欧姆的电阻丝的电流为电流为2 2安培，问这根电阻丝在安培，问这根电阻丝在3030秒内产生热量多少？秒内产生热量多少？解：解：Q=I2Rt=(2A)21030s=1200J导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？线却几乎不发热呢？答：电炉通过导线接到电路中，导线中答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的的电流跟电炉丝中的电流相等电流相等，但，但电电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多大

7、得多，根据焦耳定律，根据焦耳定律Q=Q=I I2 2RtRt知，电知，电流相等时，电阻大流相等时，电阻大的的，相同时间里放，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。线却不热。想想议议想想议议若消耗的电能全部用来产生热量若消耗的电能全部用来产生热量即即Q=WQ=W注意：对于注意：对于电风扇和电动机电风扇和电动机来说以上三来说以上三个公式都不能用，只能用个公式都不能用，只能用Q=Q=I I2 2RtRt来计来计算它产生的热量算它产生的热量纯电阻电路：纯电阻电路：Q=W=Pt=UIt=UQ=W=Pt=UIt=U2 2/R t=/R t=I I2 2RtR

8、t非纯电阻电路：非纯电阻电路：Q Q W W总总 (W(W总总UIt=WUIt=W外外Q)Q)注意：注意：2.2.某电热器电阻丝的电阻为某电热器电阻丝的电阻为5555欧欧,接入接入220V220V的电路中的电路中,在在2020分钟内产分钟内产生多少热量生多少热量?纯电阻电路纯电阻电路3.3.下列用电器正常工作时，在相同的下列用电器正常工作时，在相同的时间内产生热量最多的是（时间内产生热量最多的是（）A A“220v220v，60w”60w”的电风扇的电风扇 B B“220v220v，60w”60w”日光灯日光灯 C C“220v220v，60w”60w”的电热器的电热器 D D一样多一样多C

9、C哪个用电器消耗的电能多？哪个用电器消耗的电能多？4.4.一电炉的电阻是一电炉的电阻是100 100 ，通电时间，通电时间1010秒钟产生的热量为秒钟产生的热量为4104105 5J,J,通过这个电通过这个电炉的电流是炉的电流是 A A5.5.电流通过电风扇做功时，电流通过电风扇做功时，能转化为能转化为 _能和能和 能，如果电流做功能，如果电流做功3.6103.6106 6J,J,电风扇获得的机械能一定电风扇获得的机械能一定 _3.6103.6106 6J J 2020电电内内机械机械小于小于纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路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

10、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，

11、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。方法点拨方法点拨电热与电阻成反比与成正比都是有可能的，电热与电阻成反比与成正比都是有可能的，关键看是电压、时间一定，还是电流、时间关键看是电压、时间一定，还是电流、时间一定。一定。5在在电电源源电压电压保持不保持不变时变时，为为了使了使电热电热器在器在单单位位时间时间里里产产生的生的热热量多一些，下列措施中可行的量多一些，下列措施中可行的是（是（）A增大增大电热丝电热丝的的电电阻阻 B减小减小电热丝电热丝的的电电阻阻C在在电热丝电热丝上串上串联电联电阻阻 D以上措施都可以以上措施都可以6、电电炉炉丝丝坏了，去掉四分之一后接

12、在原来的坏了，去掉四分之一后接在原来的电电源上使用源上使用时时，在相等的，在相等的时间时间内内产产生的生的热热量与原来量与原来产产生的生的热热量之比量之比为为（）A3：4 B4：3 C4：1 D1：47A、B两个两个电电阻串阻串联联，在相等的，在相等的时间时间内内A产产生生的的热热量比量比B多，由此得出下列判断中正确的是（多，由此得出下列判断中正确的是（）A通通过过A的的电电量比量比B多多 B通通过过A的的电电流比流比B大大CA两端的两端的电压电压比比B高高 DA的的额额定功率比定功率比B大大 6.6.如图如图a a、b b两相同容器中分别装有相等质量的煤油，两相同容器中分别装有相等质量的煤油

13、，煤油中的电阻丝阻值分别为煤油中的电阻丝阻值分别为R R1 1和和R R2 2，且，且R R1 1R R2 2，则，则闭合开关闭合开关S S后，后，a a、b b容器中煤油温上升较快的是（容器中煤油温上升较快的是（）A.aA.a容器中的煤油容器中的煤油 B.bB.b容器中的煤油容器中的煤油 C.aC.a、b b容器中的煤油温上升快慢一样容器中的煤油温上升快慢一样 D.D.无法判断无法判断A A7.7.如图所示，电源电压如图所示，电源电压220220伏，伏，R R是电烙铁，是电烙铁，标有标有“220V220V，40W40W”字样；字样；L L是电灯泡，标有是电灯泡，标有“PZ220PZ22040

14、40”字样字样.当开关当开关S S闭合时，电烙铁闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是每分钟产生的热量是_焦，当开关焦，当开关S S断开断开时，电烙铁的实际功率是时，电烙铁的实际功率是_瓦；开关瓦；开关S S断断开后，整个电路工作开后，整个电路工作_小时消耗小时消耗1 1千瓦电千瓦电能能.24002400101050508.8.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380380伏，线圈的电阻为伏，线圈的电阻为2 2欧欧,线圈中的电流为线圈中的电流为1010安安,若这台电动机正常工作若这台电动机正常工作1 1秒钟，求：秒钟，求：(1)(1)消耗的电能消耗的电能W W。

15、(2)(2)产生的热量产生的热量Q Q。(3)(3)如没有其他能量的损失，则得到多少的如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？机械能？非纯电阻电路非纯电阻电路解：解：1 1）W WU UI It t380V10A1S380V10A1S3800J3800J已知：电动机已知：电动机 U=380V I=10AU=380V I=10A R=2 t=1s R=2 t=1s求：求：（1 1）W W （2 2）Q (3)WQ (3)W机机2 2）Q QI I2 2RtRt(10A)(10A)2 221S21S200J200J3 3）W W机机W-QW-Q 3800J-200J3800J-200J3600J

16、3600J9.9.某电器厂欲设计一种高、中、低温三档的某电器厂欲设计一种高、中、低温三档的家用电饭锅，其发热体电阻丝如图所示，家用电饭锅，其发热体电阻丝如图所示，A A、B B、C C为三个接线柱，为三个接线柱，B B是电阻丝的中点（电是电阻丝的中点（电源电压保持不变）源电压保持不变）.说明各档位的连接方式说明各档位的连接方式 分别计算出中、低两档的发热功率分别计算出中、低两档的发热功率.1111、下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图所示，电路如图所示，R R1 1和和R R2 2均为电热丝求均为电热丝求（1 1）电烤箱在高温挡正常工作）电烤箱在高温挡正

17、常工作10min10min所消耗所消耗的电能；的电能；（2 2）电路中）电路中R R1 1的阻值；的阻值；（3 3）电烤箱在低温档正常工作时，电路中的）电烤箱在低温档正常工作时，电路中的电流和电流和R R1 1的功率的功率12.CFXB12.CFXB型型“220V 1100W220V 1100W”电饭煲的原理图如图所示，它电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧煮和焖饭、保温两挡，通过单刀双掷开关有高温烧煮和焖饭、保温两挡，通过单刀双掷开关S S进行进行调节，调节，R R0 0为电热丝当开关为电热丝当开关S S接高温烧煮挡时，电路的功接高温烧煮挡时，电路的功率为率为1100W1100W，当开关，当开

18、关S S接焖饭、保温挡时，电路的总功率为接焖饭、保温挡时，电路的总功率为22W22W（1 1）电饭煲在高温烧煮挡时，开关）电饭煲在高温烧煮挡时，开关S S应与哪个触点连接？应与哪个触点连接？（2 2）电热丝）电热丝R R0 0的阻值多大？的阻值多大？（3 3）当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大？）当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大？焖饭、保温焖饭、保温10min10min，电热丝，电热丝R R0 0产生的热量为多少？产生的热量为多少？13.13.图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为220V220V，R R1 1是发热电阻，是发热电阻，R

19、R2 2是阻值为是阻值为616616的分压电的分压电阻，阻，S S是控制电热毯工作状态的开关。是控制电热毯工作状态的开关。S S转到触点转到触点1 1为断开状态；为断开状态；S S转到触点转到触点2 2为低温状态；为低温状态；S S转到触点转到触点3 3为高温状态，此时功率为为高温状态，此时功率为100W100W。求：。求：（l l）当开关）当开关S S转到触点转到触点3 3时。电热毯的发热电阻时。电热毯的发热电阻R R1 1是多少是多少？（2 2）当开关）当开关S S转到触点转到触点2 2时，通过电路的电流是多时，通过电路的电流是多少安？发热电阻少安？发热电阻R R1 1消耗的功率是多少瓦特

20、？消耗的功率是多少瓦特？1414、小红和小明分别用图所示的装置，探究电流一定时，电流、小红和小明分别用图所示的装置，探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系。他们分别将两段阻值不同的电阻丝产生的热量与电阻的关系。他们分别将两段阻值不同的电阻丝(R(R1 1R R2 2)密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与气球相连密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与气球相连(设他们所用的各种同类器材性能相同设他们所用的各种同类器材性能相同)。问：。问：小红的方案小红的方案小明的方案小明的方案(1)(1)在这个实验中电流产生热量的多少是通过在这个实验中电流产生热量的多少是通过_体现出体现出来的。来的。(

21、2)(2)他们同时开始进行实验，在他们同时开始进行实验，在a a、b b、c c、d d四个气球中，鼓起四个气球中，鼓起来最快的是来最快的是_。(3)(3)小红和小明的实验方案中有一个是错误的，请针对错误的小红和小明的实验方案中有一个是错误的，请针对错误的实验方案进行简要评估。实验方案进行简要评估。(说明谁的方案是错误的，以及错误的说明谁的方案是错误的，以及错误的原因。原因。)小气球的小气球的膨胀程度膨胀程度C C小明的，没有控制电流一定！小明的，没有控制电流一定！三、电热的利用和防止三、电热的利用和防止1 1、电热的利用电热的利用：电热水器、电饭锅、电：电热水器、电饭锅、电熨斗、电孵化器等等

22、。熨斗、电孵化器等等。电热器电热器的主要组成部分是的主要组成部分是发热体发热体。电热器电热器就是利用电流的热效应工作的就是利用电流的热效应工作的发热体发热体是由是由电阻率大、熔点高的电阻电阻率大、熔点高的电阻 丝丝缠绕在绝缘材料上制成的。缠绕在绝缘材料上制成的。饮水机饮水机电暖气电暖气电热油汀电热油汀电炉电炉电热毯电热毯电烙铁电烙铁2 2、电热的防止电热的防止：电视机后盖的散：电视机后盖的散热窗、电脑主机里面的小电风扇热窗、电脑主机里面的小电风扇等等。等等。散热风扇散热风扇CPUCPU散热片散热片电热的防止电热的防止例：下列情况中属于防止电热危害例：下列情况中属于防止电热危害的是的是()()A A电视机背后有散热窗电视机背后有散热窗B B家用电器长时间停用，隔一段时家用电器长时间停用，隔一段时间应通电一次间应通电一次C C大型爆破工程，用电热装置引发大型爆破工程，用电热装置引发炸药炸药A A