15.4探究焦耳定律(可上课).ppt

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1、15.4 焦耳定律,第十五章 电能和电功率,生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。,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。,一、电流的热效应,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?电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?,想想议议,电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?,演示实验,实验装置,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。,实验1：研究电热与电阻关系,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多。,实验2：研究电热与电流关系,观察实验,焦耳（James

2、 Prescott Joule，18181889），英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。,焦 耳,焦耳简介,1内容：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。2公式：Q=I2Rt3单位：焦耳（J）,二、焦耳定律,1在纯电阻电路中（如：电暖器，电饭锅，电炉子等），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，这样电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt=I2Rt=Pt=,2在非纯电阻电路中

3、，如当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：,WQ热,此时，只能用Q=I2Rt（焦耳定律）来计算电热,三、电能和电热关系,Q=I2Rt=(0.6 A)260 W300 s=6 480 J,一根 60 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?,答:在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。,解:,有一电动机，它正常工作时的电阻为5，电流为5A，正常工作的电压为220V，通电10min，电动机消耗的电能为多少？产生的热量为多少？有多少电能转化为机械能？,解：消耗的电能：,W=UIt=220V5A600s=6.6105J,电热Q=I2Rt=(5A)25600s

4、=7.5104J,转化为的机械能：E机=WQ=6.6105J 7.5104J,=5.85105J,答：电动机消耗的电能为6.6105焦,产生的热量为7.5104焦，有5.85105焦电电能转化为机械能,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?,想想议议,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。,1.电热的利用,利用电热孵

5、化器孵小鸡,用来加热,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。,四、电热的利用和防止,1.原理：利用电流的热效应来工作的。,2.核心部分：发热体，它是有电阻率大，熔点高的材料制成的,3.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,电热Q=电功W,1、电热器,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；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。,2、电热的危害,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发掉。,(1)列举两个生活或者生产中利用电流热效应

6、的实例,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中为防止电流热效应产生危害而采取的措施,电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机外壳有许多散热片,随堂练习,课堂小结,焦耳定律的实验和内容,1.某导体的电阻是2,通过2A的电流时，1min产生多少焦耳的热量？,解：Q=I2Rt=(2A)2260s=480J,若电流变为原来的2倍，其它条件不变，则电热是原来的_倍,4,关于焦耳定律（电热）的计算练习题,随堂练习,2.一只额定功率是450w的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？,解：电饭锅是纯电阻电路,所以，Q=W=Pt=450W60s=27000J,3.一只电烙铁

7、的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10min产生多少热量？,解：,因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以,Q=W=Pt=40W1060s=24000J,4.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生6.6104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。,解：,P=I2R,6.在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？,根据公式P=I2R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灾,答：,