(共25张PPT)
第六章 电功率
第三节 焦耳定律
情 境 导 入
第三节
焦耳定律
电流通过导体时，将电能转化为内能。
这些用电器工作时的共同点是什么
情 境 导 入
感受生活
……
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情境导入
新课探究
课堂小结
电流的热效应
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。
思考？
导体产生的热量与哪些因素有关呢
新 课 探 究
第三节
焦耳定律
一、电流的热效应与什么因素有关
猜想1：
猜想2：
猜想3：
依据：
可能与导体的电阻有关
可能与通过导体的电流有关
依据：
依据：
可能与通电时间有关
合理猜想
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烫手
不烫手
why ？
现象：
电灯泡和导线通过的电流相同。
为什么电灯泡发烫，而导线却几乎不发热？
结论：灯泡和导线的电阻不同
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*
着火了！
why ？
结论：用电器增多时，干路电流变大
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制定计划
探究实验：
实验方法：
实验目的：
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。
设计实验：
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
探究电流的热效应跟哪些因素有关？
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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？
既看不见也摸不着的科学量
看得见、能测量的科学量
转化
转化
让电流产生的热量被气体吸收，通过观察气体的热膨胀（观察玻璃管内的水柱升降或者温度计示数大小）来测量。
观察电热的方法：
（转换法）
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控制 I、R、t
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
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演示
电阻丝
结论：
在电流、通电时间相同时，阻值 大 的电阻产生的热量多。
探究一：产热多少与电阻大小的关系
实验验证
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*
演示
电阻丝
结论：
在通电时间、电阻相同时，电流 大 的，产生的热量多。
探究二：产热多少与电流大小的关系
实验验证
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演示
电阻丝
结论：
探究三：电热多少与通电时间的关系
在电流、电阻相同时，通电时间 长 的，产生的热量多。
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在通电电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。
在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流产生的热量越多。
进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比。
在通电电流和电阻相同时，通电时间越长，电流产生的热量越多。
1
2
3
实验分析
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二、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。
3.单位：I-安 A，R-欧 Ω，
t-秒 s，Q-焦 J。
2．公式：Q = I2Rt
英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了电热跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。
思考：热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器的电流增大到3倍时，它产生的热量增大到 倍。
9
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非纯电阻电路：W总＞Q放 (W总＝UIt =W有用＋Q放)
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，即电流做的功全部用来产生热量也可用以下公式来计算热量。
纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt =—t=I2Rt
U2
R
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三、电流热效应的利用和危害
1.电热的应用
（1）电热器:
利用电流做功将 能转换为 能的装置。
（2）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
纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt =—t=I2Rt
U2
R
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常见的电热的应用
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2.电热的防止与控制
电器线路板中，用铜箔或银箔作导线，可以减小导线电阻，避免电器温度过高
输电线用铝线或铜线作为芯线，是为了减小电热造成的能量损耗
用电器中装有风扇和散热窗，用来防止电热导致的温度过高烧坏用电器
非纯电阻电路：
W总＝UIt
＝W有用＋Q放
W总＞Q放
Q放 ＝I2Rt
课 堂 小 结
第三节
焦耳定律
学 以 致 用
第三节
焦耳定律
1．如图，甲、乙两透明密闭容器中都有一段电阻丝，内有质量相等的空气，U形管中液面高度的变化可以反映密闭容器中空气温度的变化。
(1)此实验是为了研究电流产生的热量与 的关系，将此装置接到电源两端，通电一段时间，电流在 容器中产生的热量较多。
(2)在电路中串联一个滑动变阻器，
再接入原电路，可以探究电流产生的
热量与 的关系。
电阻
乙
电流
学 以 致 用
第三节
焦耳定律
2．两个电阻R1和R2，且R1＜R2，把它们接到同一电源上，要使相同时间内产生的热量最多，就应该( )
A．只用R1 B．只用R2
C．R1和R2串联 D．R1和R2并联
D
学 以 致 用
第三节
焦耳定律
3．甲、乙两段实心铁导体的电阻值相等，甲导体比乙导体的长度和横截面积都小。将它们如图所示串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙导体升高的温度，正确的是( )
A．甲导体的温度升高的多
B．乙导体的温度升高的多
C．甲、乙导体升高的温度相同
D．条件不足，无法判断
C
学 以 致 用
第三节
焦耳定律
4．小明仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器，发现它们上面都标有“220 V 40 W”的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生的热量最多的是( )
A．电视机 B．电风扇 C．白炽灯 D．节能灯
C
学 以 致 用
第三节
焦耳定律
5．当1 A的电流通过阻值为50 Ω的电阻丝，产生的热量为250 J，
则电阻丝通电的时间为 s。
5
6．电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，是因为电炉丝的 比导线大得多，根据焦耳定律可知，在 相同时，电炉丝产生了更多的热量。
电阻
电流与通电时间课时分层训练(十九) 焦耳定律
知识点一 电流的热效应与什么因素有关
1．下列用电器利用电流热效应工作的是( A )
A．电饼铛 B．电脑
C．电视机 D．电冰箱
2．如图为“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，下列说法正确的是( C )
第2题图
A．图甲可探究电流热效应与电压的关系
B．图乙可探究电流热效应与电阻的关系
C．用 U 形管液面的高度差反映产生热量的多少
D．图乙容器中的电阻产生的热量一样多
知识点二 焦耳定律
3．(2023·青岛检测)下列关于电流通过导体时产生的热量的说法正确的是( B )
A．根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B．根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
C．根据Q＝UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
D．根据Q＝t可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
4．一根阻值为50 Ω的电阻丝，往其两端加上100 V的电压时，通电1 min产生的热量为 1.2×104 J，电阻丝消耗的电功率为 200 W。
5．在如图所示的电路中，电源电压为3 V，闭合开关后，电流表示数为0.2 A，电压表示数为2 V。求：
第5题图
(1)R2两端的电压；
(2)R2的电阻；
(3)通电1 min后电流通过R2产生的热量。
解：(1)由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R2两端的电压
U2＝U－U1＝3 V－2 V＝1 V。
(2)由I＝可得，R2的电阻
R2＝＝＝5 Ω。
(3)通电1 min后电流通过R2产生的热量
Q2＝I2R2t＝(0.2 A)2×5 Ω×60 s＝12 J。
知识点三 电流热效应的利用和危害
6．(2023·聊城检测)下列实例属于防止电流热效应产生危害的是( D )
A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B．家里使用电饭锅煮饭
C．小明妈妈用电熨斗熨衣服
D．电视机的后盖有很多小孔
7．(2023·湖南怀化一模)如图是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验，下列分析正确的是( A )
第7题图
A．实验探究中用到了转换法，U形管中液面的高度差反映电阻丝产生热量的多少
B．必须把甲、乙两装置接在电压相同的电源两端，实验结论才具有科学性
C．探究电热与电流的关系，选择乙装置，通电一段时间，右边U形管内液面的高度差更大
D．探究电热与电阻的关系，选择甲装置，通电一段时间，左边U形管内液面的高度差更大
解析：电流通过导体产生的热量使容器内的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管中液面的高度差来反映，这种研究方法叫转换法，故A正确；实验中不需要控制两装置的电源电压相同，故B错误；“探究电热与电流的关系”，需要控制两容器中的电阻相同，仅改变通过两容器中电阻的电流大小，乙装置中右边两个15 Ω电阻并联后再与左边一个15 Ω的电阻串联，通过左边容器中15 Ω电阻的电流是干路电流，通过右边容器中15 Ω电阻的电流是支路电流，干路电流大于支路电流，由Q＝I2Rt可知，左、右两边容器中的电阻阻值相同，通过左边容器中15 Ω电阻的电流大于通过右边容器中15 Ω电阻的电流，则通电一段时间，左边容器中的电阻丝产生的热量更多，所以左边U形管内液面的高度差更大，故C错误；“探究电热与电阻的关系”，需要控制通过两容器中电阻的电流大小相同，仅改变两容器中的电阻大小，甲装置左边10 Ω的电阻与右边15 Ω的电阻串联，通过它们的电流大小相同，由Q＝I2Rt可知，右边容器中的电阻丝产生的热量更多，所以右边U形管内液面的高度差更大，故D错误。
8．一根电阻丝的阻值为R，用四种方法分别将电阻丝接在电压为U或2 U的电源上，如图所示。闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最多的是( D )
A B
C D
9．如图甲所示，两电热丝R1与R2并联，R1＝20 Ω，电源电压保持不变，闭合开关S，电流表A1和电流表A2表盘指针均指在如图乙所示的位置，则下列判断不正确的是( A )
第9题图
A．R1∶R2＝5∶1
B．电源电压是10 V
C．R2的电功率是20 W
D．R1工作2 min产生的热量为600 J
【创新运用】
10．小彬用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻的关系”，电源电压为3 V，电阻R1＝30 Ω，R2＝20 Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内等量的空气被加热，他观察到 甲 (选填“甲”或“乙”)气球先鼓起来。电路通电1 min，R2产生的热量为 4.32 J。
第10题图
