《焦耳定律》课件3.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,18.4,焦耳定律,第十八章 电功率,1,、知道电流的热效应,.,2,、知道焦耳定律，会用焦耳定律进行计算,.,3,、能用焦耳定律解释简单的现象,.,周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可之后就发现，小明刚看过电视。,生活中的物理,小明爸爸是根据什么道理判定的呢？,生活中，许多用电器接通电源后，都伴有,热现象,产生。,(1),灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡有什么感觉？为什么？,(2),电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？,发烫,.,是电流的热效应,.,问题,电热器,水用管状电热器,热水器,饮水机,电熨斗,电烤箱,电炉,电烙铁,电流的热效应,生活中,.,许多用电器接通电源后,.,都伴有热现象产生,.,电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应,.,灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？,烫手,不烫手,着火,了！,why,？,家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾，这又是为什么？,烫手,不烫手,家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾。,灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。,要解释上述两个现象，我们必须研究,电流产生的热量与哪些因素有关,.,点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？,导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？,电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？,猜想与假设,1.,可能与,电阻,有关。电阻越大，电流热效应越大,电流的热效应与那些因素有关？,2.,可能与,电流,有关。电流越大，电流热效应越大,3.,可能与,通,电时间,有关。通电时间越长，电流热效应越大,讨论,1.,当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用 什么方法去研究？,设计实验,控制变量法,讨论,2.,用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？,转换法,电热,气体（或液体）受热膨胀,.,观察产生热量的多少,实验过程与实验现象：,（,1,）在电流和时间相同的情况下，研究热量和电阻的关系；,（,2,）在电阻和时间相同的情况下，研究热量和电流的关系；,（,3,）在电流和电阻相同的情况下，研究热量和时间的关系；,实验,1,：研究电热与电阻关系,R,1,=5,R,2,=10,A,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,.,电阻丝,在电流、通电时间相同时，阻值,大,的电阻产生的热量多,.,实验,1,：研究电热与电阻关系,实验,2,：研究电热与电流关系,I,=2,I,1,I,A,R,=5,R,=5,R,=5,I,1,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,.,电阻丝,在电阻、通电时间相同时，电流,大,的电阻产生的热量多,.,实验,2,：研究电热与电流关系,电阻丝,在电流、电阻相同时，通电时间,长,的产生的热量多,.,实验,3,：研究电热与通电时间关系,1,、在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多,.,（,I,与,t,相同，,R,越大，,Q,越多）,2,、在通电时间、电阻相同的情况下，电流,越大，产生的热量越多,.,（,R,与,t,相同，,I,越大，,Q,越多）,3,、在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多,.,（,R,与,I,相同，,t,越大，,Q,越多）,英国物理学家焦耳做了大量的实验，于,1840,年最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律,.,实验结论：,焦耳定律,Q=I,Rt,热量,电流,电阻,时间,J A,S,公式：,意义：,单位：,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,.,焦耳,(1818,1889),纯电阻电路,:,电能,内能,Q,I,2,Rt,W,UIt,=,M,非纯电阻电路,:,电能,内能,+,其它形式的能W,E,其,+,Q,UIt,I,2,Rt=Q,例,1,：一根,60,的电阻丝接在,36v,的电源上，在,5,分钟内共产生多少热量？,分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量。,解：,例题,例,2,：某电动机上标有,“,220V,2A,”,它的线圈电阻为,5,，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？,解：消耗的电能为,:,W,总,=UIt=220V,2A,60S=26400J,线圈中产生的热量为：,Q=I,2,Rt=(2A),2,5,60S=1200J,得到的机械能为：,W,机,=W,总Q=26400J,1200J=25200J,例题,家用电风扇正常工作时电流为,0.3A,电阻等效为,200,，求在,5min,内共产生多少热量？消耗的电能？转化的机械能是多少？效率呢？,解：,消耗的电能（总的）为：,电流产生的热量为：,Q=I,2,Rt=(0.3A),2,200,300s=5400J,W=UIt=,220V,0.3A,300s=19800J,机械能,(,有用）：,19800J-5400J=14400J,效率,=,有用,/,总的：,=14400J/19800J=72.7%,想想议议,从前面学习知道，额定电压相同的灯泡，额定功率越大,.,电阻越小，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？,根据焦耳定律和欧姆定律，电流通过用电器的单位时间内产生的热量为,Q/t=I,2,R,或,Q/t=U,2,/R,.,其中,Q/t=I,2,R,表示通过用电器的电流相等时，用电器电阻越大，单位时间内产生的热量越多；,Q/t=U,2,/R,表示用电器的两端的电压相等时，用电器电阻越小，单位时间内产生的热量越多。因此，两者是不矛盾的。,前面两个现象的解释,1,第一个为什么,因为灯泡和电线流过相同的电流，灯泡发光时的电阻比电线的电阻大得多，根据焦尔定律,Q,=,I,2,Rt,可知，在相同的时间内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因此，灯泡热得发光，电线的发热却察觉不出来。,第二个为什么,大功率的用电器用电线连接在照明电路中时，由于照明电路的电压是一定的，从,P,=,UI,可知，在电线的电阻相同的情况下，跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多。根据,Q,=,I,2,Rt,可知，在相同的时间内电流通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因此跟用电器相连的电线显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。,2,讨论,1,、电热的利用：电热水器、电饭锅、电熨斗、电孵化器等等,.,2,、电热的防止：电视机后盖的,散热窗,、电脑主机里面的,小电风扇,等等,.,电热的利用和防止,三、电热的利用和防止,1,、电热的利用,2,、防止电热的危害,将用电器,烧坏,使绝缘材料,老化,防止措施：,设法散热如：,热水器,饮水机,电熨斗,电烤箱,电炉,电烙铁,散热孔,散热片,风扇,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：导线与电热丝串联，电流、时间都相同，导线电阻远小于电炉丝电阻，依,Q,=I,2,Rt,所以导线产生的热量少。,1.,电流的热效应是电流通过导体时,_,转化成,_,的现象。电热器是利用电流的,_,制成的加热设备。,电能,热能,2.,“,在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中应保持,_,、,_,一定，用,_,改变电阻丝的电流。,热效应,整合训练,电阻,时间,滑动变阻器,5.,一根,100,的电阻丝通过的电流是,2A,，它的电功率是,_,_,W,，通电,1min,时产生的热量是,_J,。,400,24000,6,、一个电热器，当通过它的电流是,2A,时，每,min,产生,2.6410,4,J,热量求该电热器的电功率和它工作时的电阻值,3.,两个电热器的电阻之比为,43,，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为,_,；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为,13,，在相等的时间里产生的热量之比为,_,。,43,19,4,当,0.2,安的电流通过一金属线时产生的热量为,Q,1,，若使通过的电流增加到,0.4,安时，在相同的时间内产生的热量为,Q,2,，那么,Q,2,是,Q,1,的（）,A.2,倍,B.4,倍,C.0.25,倍,D.0.5,倍,B,科学靠我们发现、探究、改进,-,科学永无止境,1.,电流的热效应是电流通过导体时,_,转化成,_,的现象。,电热器是利用电流的,_,制成的加热设备。,电能,热,2.,“,在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持,_,、,_,一定，用,_,改变电阻丝的电流。,3.,一根,100,的电阻丝通过的电流是,2A,，它的电功率是,_W,通电,1min,时产生的热量是,_J,。,4.,电阻,R,1,、,R,2,串联在电路中，,R,1,=4,，,R,2,=6,，则,P,1,:P,2,=_,。,Q,1,:Q,2,=_,。,热效应,电阻,时间,滑动变阻器,400,24000,2:3,2:3,整合训练,1,将两根火柴分别放在串联的两根电热丝,R,1,和,R,2,上，若,R,1=5,R,2,，通电后问那根火柴先被点燃（）,A.,R,1,在上的火柴,B.,在,R,2,上的火柴,C.,同时点燃,D.,无法确定,2,要使电热器在单位时间内放出的热量减少一半，则应使 （）,A.,通过它的电流减小一半,B.,它两端的电压减小一半,C.,它的电阻减小一半,D.,电压和电阻均减小一半,练习,小结,一,.,电流的热效应,1.,定义,:,电流通过导体导体会,发热,的现象,.,2.,实质,:,电能转化为内能,.,二,.,电热器,1.,定义,:,将电能转化为内能的装置,.,2.,原理,:,电流的热效应,.,3.,组成,:,电热器的主要组成部分是发热体,.,三,.,焦耳定律,(,控制变量法,转换法,),1.,内容,:,电流通过导体产生的热量,与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通过时间成正比,.,2.,公式,:,Q=I,2,Rt,3.,单位,:,电流,-,安,(A),电阻,-,欧,(,),时间,-,秒,(s),热量,-,焦,(J),教学过程,电流的热效应,2.,让学生用手接近电炉丝和用手摸导线。,提问,1,：它们的发热情况相同吗？,(,答,),不同，电炉丝很热，而导线却不热。,提问,2,：通过导线和电炉丝的电流相同吗？为什么？,(,答,),相同，因为它们是串联的，,提问,3.,电流的热效应跟电阻是什么关系？,(,答,),通过相同电流时，电阻越大，电热越多。,焦耳致力于热功当量的精确测定达,40,年之久,.,他用实验证明,“,功,”,和,“,热量,”,之间有确定的关系，为热力学第一定律的建立确定了牢固的实验基础,.,焦耳是英国物理学家,.,他一生的大部分时间是在实验室里度过的,.1840,年，焦耳通过大量的实验终于确定了电流产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律就是焦耳定律。,再见,