焦耳定律 (4)

1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第節(jié)第節(jié)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)化成電流通過導(dǎo)體時(shí)，電能轉(zhuǎn)化成 能，這能，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(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)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 =

2、 5 R2 = 10 A在在 相同、相同、 相同的情況下，電阻相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。電流電流通電時(shí)間通電時(shí)間實(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在在 相同、相同、 相同的情況下，通過一相同的情況下，通過一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。電阻電阻通電時(shí)間通電時(shí)間焦耳（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

3、實(shí)驗(yàn)，多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(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內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟 成正比，跟導(dǎo)體的成正比，跟導(dǎo)體的 成正比，跟成正比，跟通電時(shí)間通電時(shí)間成正比。成正比。2公式：公式：Q = I2Rt 3熱量的熱量的單位：焦耳（單位：焦耳（J）二、焦耳定律二、焦耳定律電流的二次方電流的二次方電阻電阻1當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能，而

4、沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電那么電流產(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

5、內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?在在 5 min 內(nèi)共產(chǎn)生的熱量為內(nèi)共產(chǎn)生的熱量為解解: :例題例題I = = 0.6 AUR36 V60 t = 5min = 300st = 5min = 300s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。９ぷ鲿r(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒前凑战苟?，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：答：前者前者說電阻越小，說電阻越小，正常工作時(shí)正常工作時(shí)單位時(shí)間

6、內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是前提條件是電壓相同；而電壓相同；而后者后者說，說，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件前提條件是是電流相同，兩者并不矛盾。電流相同，兩者并不矛盾。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望用電器的溫度過高。很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：電視機(jī)的后蓋有很多孔，為了通風(fēng)散熱；電腦如：電視機(jī)的后蓋有很多孔，