18.4焦耳定律

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用手摸一下电视机后盖上周六,小刚同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业,不要看电视。当爸爸回来时看到他在认真写作业,电视机也没打开,很高兴。可是,后来发现小刚说了谎。生活中,许多用电器接通电源后,都伴有热现象产生。你有类似的经历吗,这个故事对你有什么启示?电热壶电烤箱电炉电饭锅热水器电热器通电后,这些用电器会发热,为什么?焦耳定律第十八章第4节电流通过导体时,导体会发热,电能转化为内能,这种现象叫做电流的热效应。电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关?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?一、电流的热效应点亮的灯泡过一会儿会烫手,说明什么?[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[设计实验]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?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中,通过观察U形管中液面高度的变化来判断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;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。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。实验结论: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)焦耳1.内容: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。2.公式:Q=I2Rt3.单位:焦耳(J)二、焦耳定律我们学习了焦耳定律,怎样回答前面的问题?•导线和电熨斗串联,为什么电熨斗很热,而导线却几乎不发热呢?答:电熨斗通过导线接到电路中,导线中的电流跟电阻丝中的电流相等,但电阻丝的电阻比连接电熨斗的导线电阻大得多,根据焦耳定律Q=I2Rt知,电流相等时,电阻大的,相同时间里放出的热较多,所以电熨斗很热,而导线却不热。1.当电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,而没有同时转化成其他形式的能量,那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W,即Q=W=UIt=I2Rt如:电暖器,电饭锅,电炉子等。2.当电扇工作时,消耗的电能主要转化为电机的机械能:W>Q热三、电能和电热关系电能内能+机械能Q=I2Rt=(0.6A)2×60W×300s=6480J一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端,在5min内共产生多少热量?解:例题:I===0.6AUR36V60Ω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?想想议议答:前者说电阻越小,正常工作时单位时间内产生的热量越多,前提条件是电压相同;而后者说,电阻越大,单位时间内产生的热量越多,前提条件是电流相同,两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。1.电热的利用利用电热孵化器孵小鸡用来加热电热器的优点:清洁卫生,没有环境污染,热效率高,还可以方便地控制和调节温度。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。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。2.电热的危害课堂小结焦耳定律的实验和内容电热的利用和危害

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