18.4焦耳定律课件

第十八章电功和电功率第四节焦耳定律复习回顾1、电流做功的过程的本质是过程。2、对下面的用电器进行分类A：日光灯B：暖手宝C：手电筒D：洗衣机E：可充电玩具小汽车F：电扇G：电饭煲H：电视机I：取暖器J：饮水机第一类：第二类：第三类：电能转化为其它形式能量的ＡＣＨＤＥＦＢＧＩJ（光能）（机械能）（内能）家中常用的电热器看一看热得快电暖气电熨斗电热毯想一想定义：电流流过导体时，导体就要发热，这种现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流的基本效应。1、电流流过导体时，导体产生的热量的多少与哪些因素有关呢？现象：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？根据此现象，你能做出怎样的猜想？why？合理猜测1着火了！why？合理猜测2根据此现象，你又能做出怎样的猜想？跟电流有关跟电阻有关跟时间有关返回合理猜测返回实验名称：实验方法：实验猜想：研究电流通过导体产生的热量Q跟电流大小I，电阻R和通电时间t的关系。实验设计：1、如何在实验中展示出电流产生的热量Q的多少？2、如何控制电流大小I相同？3、如何控制电阻R的大小不变？4、通电时间t比较好控制。控制变量法探究电流产生的热量跟哪些因素有关？制定方案1、如何控制电流相同？让电阻串联2、如何控制电阻大小相同？用2个相同的电阻返回探究如何控制I、R、t返回电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？产生的热量既看不见也摸不着的科学量既液面的高度变化看得见也能测量的科学量转化转化（转化法）寻找观察电热的方法电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?演示实验实验装置实验1：研究电热与电阻关系R1=5ΩR2=10ΩA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。（研究电阻，R不相同，I和t相同）实验2：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1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。（研究电流，I不相同，R和t相同）1.内容：电流通过导体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.2.公式：Q=I2Rt3.单位：I-安，R-欧，t-秒，Q-焦.注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量增大到倍9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热跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律.得出结论焦耳（JamesPrescottJoule，1818—1889），英国物理学家。用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。焦耳逝世后，为了纪念焦耳，人们把功和能的单位定为焦耳。焦耳根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.纯电阻电路：W=Q=Pt=UIt=U2/Rt=I2Rt非纯电阻电路：W＞Q(W＝UIt=W其他＋Q)焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q=W=UIt=Pt=U2t/R来计算热量.∴Q=W=UIt=I2Rt又∵W=UIt若电流做的功全部用来产生热量即Q=W注意：返回交流讨论1、当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，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Q2，那么Q2是Q1的()A、2倍B、4倍C、0.25倍D、0.5倍B2、两个电热器的电阻之比为4︰3，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1︰3，在相等的时间里产生的热量之比为______。4︰31︰93、某电热器电阻丝的电阻是2欧，当1安的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？解：Q=I2Rt=(1A)2×2Ω×60S=120J制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高）制白炽灯电流热效应的利用和预防常见的电热的应用电炉电热毯热得快电热水壶电暖气电熨斗电热的预防计算机显示器的散热孔计算机CPU的散热风扇提出问题电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？科学探究的过程合理猜想实验验证制定方案得出结论交流讨论电流通过电热器所产生热量的多少可能与I、R、T有关。控制变量法、转换法。猜想正确，Q与I、R、T有关Q=I2Rt纯电阻电路中W=Q；非纯电阻电路W＞Q123焦耳定律：电流通过导体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.公式：Q=I2Rt纯电阻电路：W=Q=Pt=UIt=U2/Rt=I2Rt非纯电阻电路：W＞Q(W＝UIt=W其他＋Q)电热的好处是可以制作各种电热器；坏处是浪费不必要的电能甚至可能引发火灾。1、利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度．（1）根据控制变量法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质量．（2）实验中，发现烧瓶B中温度计的示数升高的快．这表明：在和通电时间相同的情况下，导体的电阻越，电流产生的热量越。BA相等电流大多焦耳定律RR2、研究电热与电流的关系，那么就要控制和通电时间不变。所以就设计以上的电路，用了相同的电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢？。最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越，电流产生的热量越。RR电阻移动滑动变阻器的滑片大多1）为什么选用煤油，而没有用水？（）3、实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？3）通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝保持相同的电流？2）本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来表明的？A．因为煤油有颜色便于观察B．因为煤油有比较大的热值C．因为煤油是绝缘体、可以增强实验的安全性D．因为煤油有比较小的比热容C、D4.电热器:利用电流做功将能转换为能的装置.5.电热器的原理:利用电流的制成的加热设备。电热器主要组成部分是。它是由电阻率。熔点的合金丝制成的加热设备。电内热效应发热体大高焦耳定律【练习6】：下面各种用电器的额定功率均为100W，当它们都正常工作时，单位时间内电流产生热量和做的电功说法正确的是（）1、电扇2、灯泡、3、电饭煲4、电脑Ａ：因为功率相同，所以产生热量和所做的电功都相等。Ｂ：电饭煲产生的热量最多，做的电功都相等。Ｃ：电饭煲产生的热量最多，做的电功也最多。Ｄ：电饭煲和灯泡产生的热量和所做电功一样多。B焦耳定律【练习7】：为了研究温度对种子发芽的影响,课外活动小组要做一只电烘箱,要求在10min内产生6×104J的热量,接用的是家庭电路,请计算一下这只电烘箱电热丝的电阻是多少?解：因为是纯电阻电路，所以Q=W=I2Rt=U2/R×t即：R=U2/Q×t=(220V)2/(6×104J)×10×60S=484Ω焦耳定律【练习8】：某小电动机正常工作时的电压为12V，正常工作时的电流为2A，经检测，该电动机的绕线电阻为2Ω。求（1）该电动机正常工作5S产生的热量Q（2）该电动机的效率。解（1）Q=I2Rt=（2A）2×2Ω×5S=40J（2）电动机5S内做的电功W=UIt=12V×2A×5S=120J其中机械功：W机=W-Q=120J-40J=80J机械效率：η=W机/W=80J/120J=66.7%焦耳定律【练习8】：某电动机标有“6V1A”字样，能在10S内将质量为1Kg的砝码提升4.8米，求（1）该电动机的效率（2）电动机的电阻R（2）因为电动机是非纯电阻电路，所以Q=W×20%=(6V×1A×10s)×20%=12JR=Q/I2t=I2J/(1A)2×10S=1.2Ω焦耳定律解：（1）η=W机/W电=Gh/UIt=(1Kg×10N/kg×4.8m)/(6V×1A×10s)=80%小知识----勿将空调靠近窗帘RUI电功率的公式：由W=UIt得:电路总功率的公式：P=W/tP=UIP总=U总I总=U总2/R总=I总2R总P总=P1+P2+P3（1）定义式:公式拓展对于纯电阻电路满足欧姆定律:(1)P=I2R(2)P=U2/R如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为220V，R1是发热电阻，R2是阻值为616Ω的分压电阻，S是控制电热毯工作状态的开关。S转到触点1为断开状态；S转到触点2为低温状态；S转到触点3为高温状态，此时功率为100W。求：（l）当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是多少Ω？（2）当开关S转到触点2时，通过电路的电流是多少安？发热电阻R1消耗的功率是多少瓦特？焦耳定律