第第4 4节节 焦耳定律焦耳定律 人教版九年级人教版九年级第十八章第十八章 电功率电功率P =P =W Wt t变形得变形得: :W = PtW = Pt原始公式：原始公式：t = t = W WP PP = UI P = UI P = IP = I2 2R RP =P =U U2 2R R推导公式：推导公式：W WU I tU I tW WI I2 2RtRtW W t tU U2 2R R原始公式：原始公式：推导公式：推导公式：电电功功电电功功率率物理作用：物理作用：物理作用：物理作用：表示电流表示电流做功快慢做功快慢表示电流表示电流做功多少做功多少知识回顾：知识回顾：教学目标教学目标知道电流的热效应知道电流的热效应会探究电热与哪些因素有关？会探究电热与哪些因素有关？理解焦耳定律，会用焦耳定律进行计算理解焦耳定律，会用焦耳定律进行计算能用焦耳定律解释简单的现象能用焦耳定律解释简单的现象它们的共同特征它们的共同特征是什么？是什么？电能转化为内能电能转化为内能电流通过导体时电能转化成内能，电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做这个现象叫做电流的热效应电流的热效应。一、电流的热效应一、电流的热效应电流的三种效应电流的三种效应电流的电流的热效应热效应电流的电流的化学效应化学效应电流的电流的磁效应磁效应电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热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电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? ?想想议议想想议议 猜想与假设猜想与假设 1.可能与可能与电阻电阻有关。有关。电阻越大，电流热效应越大电阻越大，电流热效应越大二、电流产生的热量与那些因素有关？二、电流产生的热量与那些因素有关？2.可能与可能与电流电流有关。有关。电流越大，电流热效应越大电流越大，电流热效应越大3.可能与可能与通通电时间电时间有关。有关。通电时间越长，电流热通电时间越长，电流热效应越大效应越大 设计实验设计实验 实验方法：实验方法： 1、控制变量法、控制变量法2、转换法、转换法实验装置：实验装置： 实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系R1 = 5 R2 = 10 电路设计：电路设计：设计思路：控制电流和通电时间相同，只改变电阻设计思路：控制电流和通电时间相同，只改变电阻大小。大小。实验实验2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系II1IR = 5 R = 5 R = 5 AI1电路设计：电路设计：设计思路：控制电阻和通电时间相同，只改变电流设计思路：控制电阻和通电时间相同，只改变电流大小。大小。实验结论：实验结论：结论一：结论一：在电流相同、通电时间相同的情况下，电在电流相同、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。阻越大，这个电阻产生的热量越多。结论二：结论二：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通在电阻相同、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。过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。结论三：结论三：在电流相同、电阻相同的情况下，通电时在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。间越长，这个电阻产生的热量越多。二、焦耳定律二、焦耳定律1内容：内容：电流通过导体产生电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。跟通电时间成正比。2 2原始公式：原始公式：Q = IQ = I2 2RtRt3 3单位：单位：焦耳（焦耳（J J）焦耳（焦耳（JamesPrescottJouleJamesPrescottJoule，1818188918181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 40 年的时间做了年的时间做了 400 400 多次实多次实验，研究热和功的关系。通过大量验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于的实验，于 1840 1840 年最先精确地确年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。和通电时间的关系。4 4推导公式：推导公式：Q = UItQ = UItQ = tQ = tU U2 2R R串并联电路中电热的关系：串并联电路中电热的关系：R R1 1R R2 2R R1 1R R2 2串联电路中：串联电路中：得：得：Q Q1 1 ：Q Q2 2 = R= R1 1 ：R R2 2并联电路中：并联电路中：得：得：Q Q1 1 ：Q Q2 2 = R= R2 2 ：R R1 1任何电路中：任何电路中：Q Q总总= Q= Q1 1 + Q+ Q2 2 + + 根据公式根据公式 推导推导根据公式根据公式 推导推导Q = IQ = I2 2RtRtQ = tQ = tU U2 2R RR R1 1R R2 2R R1 1R R2 2S S1 1S S1 1 分析上面两个电路当开关处于什么状态是高档分析上面两个电路当开关处于什么状态是高档和低档？和低档？ 根据公式根据公式 可知：当电压和通电时间可知：当电压和通电时间一定时，总电阻越小，电热越大；总电阻越大，电一定时，总电阻越小，电热越大；总电阻越大，电热越小。热越小。Q = tQ = tU U2 2R R三、电能和电热关系三、电能和电热关系1 1在在纯电阻电路纯电阻电路中（如：电暖器，电饭锅，电炉子等）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，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转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量Q Q 就等于消就等于消耗的电能耗的电能W W，即，即2 2在在非纯电阻电路非纯电阻电路中，如当电扇工作时，消耗的电能中，如当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：主要转化为电机的机械能：W W电电Q Q热热电能电能 内能内能+ +机械能机械能此时，只能用此时，只能用 Q=IQ=I2 2RtRt（焦耳定律）（焦耳定律）来计算电热来计算电热Q = W = UIt = Pt=Q = W = UIt = Pt= =I=I2 2RtRtt tU U2 2R RQ = I2Rt =(0.6 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根一根 60 的电阻丝接在的电阻丝接在 36 V的电源两端，在的电源两端，在 5 min内共产生多少热量内共产生多少热量?答答: 在在 5 min 内共产生内共产生 6 480 J 热量。热量。解解: :例题例题I = = 0.6 AUR36 V60 一台电动机电阻为一台电动机电阻为10 ，接在，接在 220 V的电源两的电源两端，通过的电流为端，通过的电流为5A，在，在 5 min内共消耗多少电能内共消耗多少电能？产生多少热量？产生多少热量?获得多少机械能？获得多少机械能？当电动机被卡当电动机被卡住时，产生电热是多少？住时，产生电热是多少？例例解解: :W= UItW= UIt220V5A560s220V5A560s3.3103.3105 5J JQ = IQ = I2 2Rt Rt (5A)(5A)2 210 560s 10 560s 7.5107.5104 4J JW W机机=W=WQ Q 3.3103.3105 5J J 7.5107.5104 4J J 2.55102.55105 5J JI I = = = = = 22 A22 AU UR R220 V220 V10 10 Q = IQ = I2 2Rt Rt (22A(22A）2 210 560s 10 560s 1.452101.452106 6J JM M220V220V例：额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越例：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，这是怎么回事者似乎有矛盾，这是怎么回事? ?想想议议想想议议答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，产生的热量越多，前提条件是电压相同前提条件是电压相同；而后者说，；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件前提条件是电流相同是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式，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。1电热的利用电热的利用利用电热孵化器孵小鸡利用电热孵化器孵小鸡用来加热用来加热电热器的优点电热器的优点: 清洁卫清洁卫生，没有环境污染，热效率生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调高，还可以方便地控制和调节温度。节温度。四、电热的利用和防止四、电热的利用和防止很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。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。运行时要用微型风扇及时散热等等。2电热的危害电热的危害 为什么用导线连接的电磁炉通电后，为什么用导线连接的电磁炉通电后，电炉很快发红发热，而导线却不热？电炉很快发红发热，而导线却不热？ 答答：根根据据公公式式Q Q = = I I2 2RtRt可可知知：串串联联时时电电流流和和通通电电时时间间一一定定时时，导导线线电电阻阻很很小小, ,而而电电炉炉电电阻阻很很大大, , 导导线线生生热很微小，故感觉不热。热很微小，故感觉不热。【问题思考问题思考】【拓展变化拓展变化】 在家庭电路中，有一根电炉丝，想让它发在家庭电路中，有一根电炉丝，想让它发热更明显，应该截去一段还是再接上一段？热更明显，应该截去一段还是再接上一段？ 答答：根根据据公公式式 可可知知：当当电电压压和和通通电电时时间间一一定定时时，电电阻阻越越小小, ,产产生生的的电电热热越越多多, , 所所以以应应该该截截去去一段一段。Q = tQ = tU U2 2R R 1.下列电器中不属于电热器的是（下列电器中不属于电热器的是（ ） A. 电烙铁电烙铁 B. 电熨斗电熨斗 C. 电剃刀电剃刀D. 电饭煲电饭煲C2.下列情况中属于防止电热危害的是（下列情况中属于防止电热危害的是（ ） A. 电视机背后有散热窗电视机背后有散热窗 B. 家用电器长时间停用，隔断时间应家用电器长时间停用，隔断时间应通电一次通电一次 C. 家庭电路一般安装自动保护装置家庭电路一般安装自动保护装置,当电流过大时，切断电路当电流过大时，切断电路 D. 大型爆破工作，用电热引爆炸药大型爆破工作，用电热引爆炸药D 3. 电流的热效应是电流通过导体时电流的热效应是电流通过导体时_转化转化成成_的现象。电热器是利用电流的的现象。电热器是利用电流的_制成制成的加热设备。的加热设备。电能热 4. “ 在研究电流产生的热量跟电流的关系在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持的实验中，应保持 _、_一定，用一定，用_改变电阻丝的电流。改变电阻丝的电流。 5.一根一根100的电阻丝通过的电流是的电阻丝通过的电流是2A，它，它的电功率是的电功率是_ W，通电，通电1min产生的产生的热量是热量是_J。热效应电阻时间滑动变阻器40024000 1.电流的热效应电流的热效应 2.电热器电热器 定义：定义：将电能转化为内能的装置。将电能转化为内能的装置。 原理：原理：电流的热效应。电流的热效应。 组成：组成：发热体由电阻率大、发热体由电阻率大、 熔点高的合金制成。熔点高的合金制成。定义：定义：电流通过导体导体会电流通过导体导体会发热发热的现象。的现象。实质：实质：电能转化为内能。电能转化为内能。板书设计板书设计