第四節(jié)《焦耳定律》

1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第節(jié)第節(jié) 周六，小明在家看電視，忽然聽到爸爸的腳周六，小明在家看電視，忽然聽到爸爸的腳步聲，他趕緊關(guān)上電視，寫起作業(yè)，爸爸進(jìn)屋后發(fā)步聲，他趕緊關(guān)上電視，寫起作業(yè)，爸爸進(jìn)屋后發(fā)現(xiàn)小明在認(rèn)真寫作業(yè)，很高興，但后來爸爸卻發(fā)現(xiàn)現(xiàn)小明在認(rèn)真寫作業(yè)，很高興，但后來爸爸卻發(fā)現(xiàn)小明剛才看了電視，而且看的時(shí)間比較長(zhǎng)。小明剛才看了電視，而且看的時(shí)間比較長(zhǎng)。 問題：你知道小明的爸爸是怎樣判斷的嗎？問題：你知道小明的爸爸是怎樣判斷的嗎？生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。請(qǐng)舉例說明。生。請(qǐng)舉例說明。電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個(gè)現(xiàn)

2、象叫電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。做電流的熱效應(yīng)。一、電流的熱效應(yīng)一、電流的熱效應(yīng)電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電爐絲熱電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱? ?電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)? ?想想議議想想議議實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)? ?演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1：研究電熱與電阻關(guān)系：研究電熱與電阻關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)問題：應(yīng)控制那些量不變，如何控制？問題：應(yīng)控制那些量

3、不變，如何控制？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1：研究電熱與電阻關(guān)系：研究電熱與電阻關(guān)系R1 = 5 R2 = 10 A結(jié)論：結(jié)論：在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2：研究電熱與電流關(guān)系：研究電熱與電流關(guān)系問題：應(yīng)控制那些量不變，如何控制？問題：應(yīng)控制那些量不變，如何控制？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2：研究電熱與電流關(guān)系：研究電熱與電流關(guān)系I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越一個(gè)電阻的電

4、流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。多。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3：研究電熱與時(shí)間關(guān)系：研究電熱與時(shí)間關(guān)系問題：應(yīng)控制那些量不變，如何控制？問題：應(yīng)控制那些量不變，如何控制？1內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。比，跟通電時(shí)間成正比。2公式：公式：Q = I2Rt 3單位：焦耳（單位：焦耳（J）二、焦耳定律二、焦耳定律焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英國物理學(xué)家。用），英國物理學(xué)家。用近近 40 年的時(shí)間做了年的時(shí)間做了 400 多次實(shí)驗(yàn)，多次實(shí)驗(yàn)，研究熱

5、和功的關(guān)系。通過大量的實(shí)研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實(shí)驗(yàn)，于驗(yàn)，于 1840 年最先精確地確定了電年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。時(shí)間的關(guān)系。焦焦 耳耳1當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電內(nèi)能，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量流產(chǎn)生的熱量Q 就等于消耗的電能就等于消耗的電能W，即，即Q = W = UIt = I2Rt如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。2當(dāng)電扇工作時(shí)，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電當(dāng)電扇工作時(shí)，消耗的電

6、能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：機(jī)的機(jī)械能：WQ熱熱三、電能和電熱關(guān)系三、電能和電熱關(guān)系電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+機(jī)械能機(jī)械能Q = I2Rt =(0.6 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根一根 60 的電阻絲接在的電阻絲接在 36 V的電源兩端，在的電源兩端，在 5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?jī)?nèi)共產(chǎn)生多少熱量?答答: 在在 5 min 內(nèi)共產(chǎn)生內(nèi)共產(chǎn)生 6 480 J 熱量。熱量。解解: :例題例題I = = 0.6 AUR36 V60 額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒切?，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生

7、的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量按照焦耳定律，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事? ?想想議議想想議議答：前者說電阻越小，答：前者說電阻越小，正常工作時(shí)正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們?cè)趹?yīng)用公式是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們?cè)趹?yīng)用公式時(shí)應(yīng)該特別注意條件。時(shí)應(yīng)該特別注意條件。1電熱的利用電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞利用電熱孵化器孵小雞用來加熱用來加熱電熱器的優(yōu)點(diǎn)電熱器的優(yōu)點(diǎn): 清潔衛(wèi)清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。節(jié)溫度。四、電熱的利用和防止四、電熱的利用和防止很多情況下我們并不希