九年级物理上册 电功率 3 焦耳定律 新版教科版1 14页

电流通过导体时电能转化成内能（热能） 这些用电器工作时的共同点是什么 ? 电饭锅 电烙铁 热得快 电热毯 电炉子 电熨斗 电流通过导体时能使导体的温度升高，电能转化为内能，这就是 电流的热效应。 电流的热效应与什么因素有关 【 设计实验 】 讨论 1 ：当大家猜想电热与多个因素有关，实验研究时应用 什么方法去研究？ 控制变量法 讨论 2 ： 观察实验装置 （ 1 ） 用什么方法去观察不可见的物理量（电热）？ 通过空气受热膨胀程度，观察产生热量的多少。 像这种利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的方法叫 转换法。 实验中，通过观察两个 U 形管中染色水柱液面高度的变化来判断产生热量的多少。 实验 装置 （ 2 ）如何比较电流通过导体产生热量的多少？ 甲容器中液柱面高于乙容器中液柱面。 当通电时间、电流相同时，电阻越大电流产生的热量越多。 电流大，液柱的液面高。电流小，液柱的液面低。 电阻和通电时间相同时，电流越大产生，的热量越多。 电阻和通电电流相同时，通电时间越长产生的热量越多。 通电时间长液柱的液面升的高；通电时间短液柱的液面升的低。 我们用欧姆定律，能不能推导出电流的热效应跟电阻的关系呢？ P=IU U=IR P=IU=I×IR=I²R 在电流相同的情况下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。 即：在电流相同时，电阻较大的导体在一定时间内产生的热较多。 结论： 分析论证： 焦耳定律 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 = I 2 Rt  　 　 焦耳（ James Prescott Joule ， 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。 3.单位： I -安， R -欧， t -秒， Q -焦。 非纯电阻电路： W 总 ＞ Q ( W 总 ＝ UIt = W 外 ＋ Q ) Q = W = UIt = I 2 Rt 根据欧姆定律 U = IR 又 W = UIt ， 若电流做的功全部用来产生热量即 Q = W 注意： 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以下公式来计算热量。 纯电阻电路： W 总 = Q 放 = Pt=UIt = t = I 2 Rt 【例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热，这是为什么? 电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律 Q=I 2 Rt 可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。 【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈 的电阻为2Ω ，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时， 一秒钟消耗的电能为 J，产生的热量为 J。 3800 200 典例精析 【 例 3】 一根 60Ω 的电阻丝接在 36V 的电源上，在 5min 内共产生多少热量？ 已知： R =60 Ω U =36V t =5min 求： Q 解：通过电阻丝的电流为： U I = __ R = 36V 60Ω =0.6A 产生的热量为： Q = I 2 Rt =(0.6A) 2 ×60 Ω ×5×60s =6480J 答： 5min 内共产生的热量是 6480J 。 1. 电热的应用 电流热效应的利用与危害 2. 电热的控制 一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关 当电流一定时，导体的电阻越大，产生的热量就越多； 当电阻一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。 二、焦耳定律 Q = I 2 Rt 三、电热的应用和控制