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第4节 探究焦耳定律


义务教育教科书(沪粤版)九年级物理上册

上周六,我们学校小伟同学的妈妈出门前嘱咐他好好写作 业,不要看电视。妈妈回来时看到他在认真写作业,电视机也 没打开,很高兴。 可是 用手一摸电视机后盖 就发现,小伟刚看过电视。

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 生活中,许多用电器接通电源后,都伴有热现象发生。

电暖器

电热器

热水器

饮水机

电熨斗

上面这些生活中常用的电器有什 么共同的特性?

电流通过导体时电能转化成热能,这个 现象叫做电流的热效应。

电热杯

电饭煲

热水器 实质: 电能转化为内能。

问题:电流通过导体时放出热量的多少和什么因素有 关?
猜想:现象a:在家里烤火的时候电炉丝热的发红, 而导线几乎不发热。 电阻 猜想:电流的热效应跟________ 有关。 现象b:烤火的电炉有一个调温开关,这个开关其实 质就是一个滑动变阻器,通过调温 开关可以使电炉的温度升高或降低。 电流 猜想:电流的热效应跟__________ 有关。

现象 c:用“热得快”烧水水没烧开之前, 随着时间的推移水的温度越来越高。 通电时间 有关。 猜想:电流的热效应跟_________

[实验一]

探究电热与电阻的关系

应控制不变的物理量: 相同的电流和通电时间 应变化的物理量: 电阻 怎样才能使两个不同的电阻有相等的电流和通电时间? 将它们串联

R



R



器材:

电源、开关、导线、滑动变阻器、两个不同阻值的电阻丝、 温度计、秒表、两个烧瓶、煤油

方法: 控制变量法、转换法

动画演示:电流产生的热量与哪些因素有关

三、焦耳定律
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。 公式: Q = I ? R t

焦耳 (1818-1889) 焦耳定律

意义: 热量 电流 电阻 时间 单位: J A Ω S

焦耳定律的理论推导 电流通过导体时,如果消耗电能全部转化 为热,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 = Pt = UIt = IR It = I2Rt 考考你:
电炉丝和导线通过的电流相同。

为什么电炉丝热的发红,而导线却几乎不发热?
原因:导线电阻远小于电炉丝电阻,产生的热量少。

除了用Q=I2Rt计算电流通过电阻产生的热量, 还有什么公式可以计算电流产生的热量?

Q ? I Rt

2

Q = UIt
Q ? U R
2

t

纯电阻电路(电阻只用来发热的,电能只转化为内 能,例如:白炽灯、电饭煲、电热壶、电烙铁,)

P = UI

I =U R

非纯电阻电路:电能除了转化为内能 U? P =R 还转化为其他形式的能,例如:电动机 电能转化为机械能和内能,电吹风,电 能转化为内能和机械能

P = I? R 纯电阻电路

例题讲解
一根60?的电阻丝接在36V的电源上, 在5min内共 产生多少热量? 解:

36V U __ 通过电阻丝的电流为: I= = =0.6A 60? R 电流产生的热量为: Q=I2Rt=(0.6)2×60×5×60J=6480J

四.电热的利用和防止 思考:1.为什么家用电器连续作用较长时间后, 要停用一会儿? 2. 潮湿的夏天,为什么家用电器长期停 止使用时,隔一段时期又要通电?

总结:电热具有两面性。 生活中有哪些物体是应 用电热来为我们服务的? 又有哪些措施是防止电热 的危害呢?

电热的利用: 电热器

电热的防止与控制:
电器线路板中,用铜箔或银箔做 导线,可以减少电阻,避免电器 温度过高。 输电线用铝或铜作为心线,是为 了减小电热造成的能量损耗。 用电器中装有风扇和散热窗,用 来防止电热导致的温度过高而烧 坏用电器。

(3)电热的防止

电视机的散热窗

散热设计

电视机的后盖有很多孔,就是为 了通风散热,使用时一定要把防尘的布罩 拿开。

投影仪的散热窗

1.电流的热效应 定义:电流通过导体导体会发热的现象。 实质:电能转化为内能。 2.电热器 定义:将电能转化为内能的装置。 原理:电流的热效应。 组成:发热体由电阻率大、 熔点高的合金制成。

练一练
内的 电能 转化成____ 1.电流的热效应是电流通过导体时_____ 现象。 应保持 2.“ 在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中, _____、 _____一定,用滑动变阻器改变电阻 电阻 时间 丝的电流。 3.一根100Ω 的电阻丝通过的电流是2A,它的电功率是 24000 。 ___W 通电1min时产生的热量是_______J 400 Q1:Q2=______ 2:3 。

电热器是利用电流的热效应 _______制成的加热设备。

2:3 。 4.电阻R1、R2串联在电路中,R1=4,R2=6,则P1:P2=_____

练一练
5、 现有甲乙两个电炉子,已知电炉电阻R1>R2, 分别接入电源电压220V的电路中,相同时间内,它 们发热情况是( B ) A 、甲放热多 B 、乙放热多 C 、同样多 D、无法判断 6、将一台“220V 100W”的电风扇,一个”220V 100W”的充电器,一把“220V 100W”的电烙铁分 别接在220V的电源上,在相同时间内,电流通过他 们时发热功率最大的是 ( A ) A 电烙铁 B 充电器 C 电风扇 D 一样多

没有艰苦的学习,就没有最简单的科学发明。


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