1、第第4節節 焦耳定律焦耳定律生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現象產生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現象產生。請舉例說明。生。請舉例說明。一、電流的熱效應一、電流的熱效應電流通過導體時電能轉化成內能，這個現象叫電流通過導體時電能轉化成內能，這個現象叫做電流的熱效應。做電流的熱效應。一、電流的熱效應一、電流的熱效應 舉例：在生活中還有哪些器件是利用電流的熱效舉例：在生活中還有哪些器件是利用電流的熱效應工作的？應工作的？電熱水壺、電爐、電暖水袋、電飯鍋等。電熱水壺、電爐、電暖水袋、電飯鍋等。景象：電爐絲和導線通過電流相同，為什么電景象：電爐絲和導線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發紅，而導線卻幾乎

2、不發熱爐絲熱得發紅，而導線卻幾乎不發熱? ?問題：電流通過導體時產生熱的多少跟什么因問題：電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關素有關? ?想想議議想想議議 猜測：與電阻、電流、時猜測：與電阻、電流、時間有關。間有關。電流通過導體時產生熱的多少與什么因素有關電流通過導體時產生熱的多少與什么因素有關? ?演示實驗演示實驗實驗裝置實驗裝置 實驗原理：當電流通過電阻實驗原理：當電流通過電阻絲時，電流產生的熱量就使瓶絲時，電流產生的熱量就使瓶中的空氣溫度升高、體積膨脹，中的空氣溫度升高、體積膨脹，導管里面原來一樣高的液柱就導管里面原來一樣高的液柱就會逐漸上升。電流產生的熱量會逐漸上升。電流產生的熱量

3、越多，液面就會上升得越高。越多，液面就會上升得越高。我們可以通過管中液面上升的我們可以通過管中液面上升的高度比較電流產生的熱量。高度比較電流產生的熱量。 實驗實驗1：研究電熱與電阻的關系：研究電熱與電阻的關系R1 = 5 R2 = 10 A結論：在電流相同、通電時間相同的情況下，電結論：在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產生的熱量越多。阻越大，這個電阻產生的熱量越多。景象：電阻較大的這邊的液柱上升較高。景象：電阻較大的這邊的液柱上升較高。實驗實驗2：研究電熱與電流的關系：研究電熱與電流的關系I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1結論：在電阻相同、通電時間相

4、同的情況下，通過結論：在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產生的熱量越多。一個電阻的電流越大，這個電阻產生的熱量越多。景象：電流較大的這邊的空氣柱上升較高。景象：電流較大的這邊的空氣柱上升較高。觀察實驗觀察實驗焦耳焦耳James Prescott Joule，18181889），英國物理學家。用），英國物理學家。用近近 40 年的時間做了年的時間做了 400 多次實驗，多次實驗，研究熱和功的關系。通過大量的實研究熱和功的關系。通過大量的實驗，于驗，于 1840 年最先精確地確定了電年最先精確地確定了電流產生的熱量與電流、電阻和通電流產生的熱量與電流、電阻和通電時間

5、的關系。時間的關系。焦焦 耳耳1內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。比，跟通電時間成正比。2公式：公式：Q = I2Rt 3單位：焦耳單位：焦耳J）二、焦耳定律二、焦耳定律留意：（留意：（1公式中的公式中的Q、I、R、t各物理量針對的是同一各物理量針對的是同一 段導體而言的；段導體而言的； （2Q是是I的二次方成正比；的二次方成正比； （3計算時各物理量的單位：計算時各物理量的單位：I 安，安，R歐，歐，t秒，秒，Q 焦。焦。1當電流通過導體時，如果電能全部轉化為當電流通過導體

6、時，如果電能全部轉化為內能，而沒有同時轉化成其他形式的能量，那么電內能，而沒有同時轉化成其他形式的能量，那么電流產生的熱量流產生的熱量Q 就等于消耗的電能就等于消耗的電能W，即：，即：Q=W=UIt=I2Rt=如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。三、電能和電熱的關系三、電能和電熱的關系回到前面的問題：電爐絲和導線通過的電流相同。為什么回到前面的問題：電爐絲和導線通過的電流相同。為什么電爐絲熱的發紅，而導線卻幾乎不發熱？電爐絲熱的發紅，而導線卻幾乎不發熱？緣由：緣由：I和和t一定，導線電阻遠小于電爐絲電阻，產生的熱一定，導線電阻遠小于電爐絲電阻，產生的熱量少。量少。U 2

7、RtQ = I2Rt =(0.6 A)260 W300 s = 6 480 J 一根一根 60 的電阻絲接在的電阻絲接在 36 V的電源兩端，在的電源兩端，在 5 min內共產生多少熱量內共產生多少熱量?答答: 在在 5 min 內共產生內共產生 6 480 J 熱量。熱量。解解: :例題例題1I = = 0.6 AUR36 V60 例題例題2 一臺電動機正常工作時線圈兩端的電壓為一臺電動機正常工作時線圈兩端的電壓為380 V，線圈的電阻為，線圈的電阻為2 ，通過線圈的電流為，通過線圈的電流為10 A。這。這臺電動機正常工作時，一秒鐘消耗的電能臺電動機正常工作時，一秒鐘消耗的電能_J，產，產生

8、的熱量為生的熱量為_J。3800200額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內產生的熱量越多。可是小，正常工作時單位時間內產生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內產生的熱量按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事? ?想想議議想想議議答：前者說電阻越小，正常工作時單位時間內答：前者說電阻越小，正常工作時單位時間內產生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，產生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多，前提條件電阻越大，單位時間內產生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應用公式是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應用公式時應該特別注意前提條件。時應該特別注意前提條件。1 1電熱的利用電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞利用電熱孵化器孵小雞用來加熱用來加熱電熱器的優點電熱器的優點: 清潔衛清潔衛生，沒有環境污染，熱效率生，沒有環境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調高，還可以方便地控制和調節溫度。節溫度。四、電熱的利用和防止四、電熱的利用和防止很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。很多情況下我們并不希望用電