第十八章 电功率 第四节 焦耳定律 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。可小明的妹妹跑过来偷偷告诉爸爸：哥哥刚把电视关了。 请你当下小侦探，帮助这位爸爸判断一下小明到底有没有看过电视？你的依据是什么？ 生活中，许多用电器接通电源后，都伴有 热现象产生。 电熨斗 电水壶 电暖风 热水器 电炉 饮水机 除了这些生活中常用的电器，你还知道哪些？它们都有什么共同的特性？ 电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 1.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? 2.电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 提出问题 猜想 电流的大小 导体电阻的大小 通电时间 控制变量法 原理 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使周围的空气温度升高、体积膨胀，利用这个特点，采用U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化来间接反映电流产生的热量。 实验过程 1：研究电热与电阻关系 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω 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。 现象：电阻较大的这边的液柱上升较高． 结论： 控制不变的量是：_____ _____ 电流 通电时间 2：研究电热与电流关系 I = 2I1 I A R = 5 Ω R = 5 Ω R = 5 Ω I1 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。 现象：电流较大的这边的液柱上升较高。 控制不变的量是：_____ _____ 电阻 通电时间 结论： 3：研究电热与通电时间的关系 现象：给同一个电阻通电的时间越长，液柱上升较高。 在电流、电阻相同的情况下，通电的时间越长，这个电阻产生的热量越多。 结论： 验证了电流通过导体产生的热与电阻、电流和通电时间的定性关系，那么 定量关系…… 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。 焦耳 焦耳定律 Q = I ? R t 热量 电流 电阻 时间 J A Ω s 公式： 意义： 单位： 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。 焦耳定律 一根60 ?的电阻丝接在36 V的电源上,在5 min内共产生多少热量？ 解： 通过电阻丝的电流为： 电流产生的热量为： Q=I2Rt=(0.6 A)2×60 ?×5×60 s=6 480 J 还有其他方法吗？ =0.6 A I= = 焦耳定律的理论推导 电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热（即只发热），而没有转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q 就等于消耗的电能 W。 Q = W = Pt = I2Rt （纯电阻电路，欧姆定律成立） W＞Q（非纯电阻电路，欧姆定律不成立） 电能 内能+其他形式能 当电路中消耗的电能主要转化为除内能之外的其他能时： 注意 ×It UI = × t = IR 我们学习了焦耳定律，怎样回答前面的问题？ 导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？ 答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，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，所以电炉丝很热，而导线却不热。 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? 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 ... ...
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