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人教版九年级全册第4节 焦耳定律精品ppt课件
展开能通过生活实例,认识电流的热效应;
能在实验的基础上引出焦耳定律,会用焦耳定律进行计算;
通过学习电热的利用和防止,学会辩证地看待问题。
焦耳定律的理解及应用。
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。
谁知道他爸爸是根据什么道理判定的吗?
你有类似的经历吗,这个故事对你有什么启示?
生活中,许多用电器接通电源后,都伴有热现象产生。
——可是 ,后来发现小刚说了谎。
生活中,许多用电器通电后,都伴有热现象产生。请举例说明。
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。
现象: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?
问题:电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
猜想:与电阻、电流、时间有关
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?
讨论2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量?
液体吸热,观察升高的温度;
气体(或液体)受热膨胀,观察膨胀的多少
实验1A: 研究电热与电阻关系
等量煤油,电流相同,时间相同
实验1B:研究电热与电流关系
等量煤油,电阻相同,时间相同
电流产生的热量多少跟什么因素有关?
探究实验用到了什么实验方法?
实验1A: 研究电热与电阻关系
电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多。
实验1B: 研究电热与电阻关系
电流和通电时间相同时,电流越大,产生的热量越多。
实验2A: 研究电热与电阻关系
容器相同,I 相同,t 相同
实验2B: 研究电热与电流关系
容器相同,R相同,t 相同
探究影响导体产生热量的因素
实验2A: 研究电热与电阻关系
I 和t 相同时,R 越大,Q 越多。
焦耳(James Presctt Jule,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。
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。
电流通过导体时,如果消耗电能全部转化为热,而没有同时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。
即:Q= W = Pt = UIt = IR·It =
电流通过电风扇做功时, 能转化为 能和 能,如果电流做功3.6×10⁶J,电风扇获得的机械能一定______3.6×10⁶J
电能(W ) 内能(Q热)+机械能(E)
电能及电热公式的使用范围是什么?
焦耳定律的公式推广及其简单计算
某导体的电阻是2欧,当1安的电流通过时,1分钟产生的热量是多少焦?
解:Q = I²Rt = (1安)² × 2欧× 60秒 =120焦
答:1分钟产生的热量是120焦。
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V 的电源两端,在 5 min内共产生多少热量?
=(0.6 A)²×60W×300s
答: 在 5min 内共产生 6480J 热量。
因为电线和电炉串联,通过它们的电流是一样的,而电炉的电阻比电线的电阻大的多,所以根据焦耳定律Q=I²Rt可知,在相同时间内电流通过电炉产生的热量比通过电线产生的热量大,因此电炉热而电线却不热。
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。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
电流的热效应是电流通过导体时_____转化成____的现象。电热器是利用电流的_______制成的加热设备。
在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中,应保持 _____、_____一定,用 ___________ 改变电阻丝的电流。
一根100Ω的电阻丝通过的电流是2A,它的电功率 是_____W ,通电1min时产生的热量是_______J。
电阻R1、R2串联在电路中,R1=4,R2=6,则P1:P2=_____。 Q1:Q2=______。
下列用电器正常工作时,在相同的时间内产生热量最多的是 ( ) A.“220v,60w”的电风扇 B.“220v,60w” 日光灯 C.“220v,60w”的电热器 D.一样多
某电热器电阻丝的电阻为55欧,接入220V的电路中,在20分钟内产生多少热量?
一电炉的电阻是100 Ω ,通电时间10秒钟产生的热量为4×105J,通过这个电炉的电流是 A
电热在生活中有很多应用,那是不是所有电流产生的热都是有用的呢?
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。
例如:电热水器、电饭锅、电熨斗、电孵化器等等。
电热器就是利用电流的热效应工作的
电热器的主要组成部分是发热体。
发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝缠绕在绝缘材料上制成的。
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。
下列情况中属于防止电热危害的是( ) A.电视机背后有散热窗 B.家用电器长时间停用,隔一段时间应通电一次 C.大型爆破工程,用电热装置引发炸药
焦 耳 焦耳(1818~1889),英国物理学 家。他极力想从实验上去证明能量的不 灭。对发现和确立能量守定律作出了主 要贡献。 1840年,焦耳经过了多次通电导体产生热量的实 验发现电能可以转化为热能,并且得出了一条定律,导 体在一定时间内放出的热量同电路的电阻以及电流强度 二次方的乘积成正比,即焦耳定律。
焦耳并不满足,在这一发现的基础上,仍继续探讨各种运动形式之间的能量守恒和转化的关系。1843年,发现了热功当量,并测出其数值。1850年,他又写了《论热功当量》的论文,总结和分析了以往工作的结果。以后,焦耳继续改进实验方法,不断提高实验的精确度,最后得到热功当量的值比现在的公认的值只小0.7%,从当时的条件来看,这样的精确度是惊人的。焦耳在科学道路中勇于攀登,不怕困难,精益求精的精神,很值得大家学习。
W = UIt = IR·It = I²Rt = Q
消耗的电能全部转化为内能
UIt = I²Rt + E
电能转化的机械能:E = UIt - I²Rt
还有其他阻碍因素(高中)
UIt = I ²Rt = U ²/R
一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏,线圈的电阻为2欧,线圈中的电流为10安,若这台电动机正常工作1秒钟,求: (1)消耗的电能W。(2) 产生的热量Q。 (3)如没有其他能量的损失,则得到多少的机械能?
已知:电动机 U=380V I=10A R=2Ω t=1s 求: 1)W 2)Q 3)W机
解:1 )W=UIt=380V×10A×1S=3800J
2 ) Q=I2Rt=(10A)2×2Ω×1S=200J
3 ) W机=W-Q= 3800J-200J=3600J
1.某导体的电阻是2Ω,通过2A的电流时,1min产生多少焦耳的热量?
2.一只额定功率是450W的电饭锅,在额定电压下使用,每分钟产生多少热量?
3.一只电烙铁的额定电压是220V,在额定电压下工作时的电阻是1210Ω,它的额定功率有多大?在额定电压下通电10min产生多少热量?
4.某校师生自制了一台电烘箱.电烘箱的电阻丝通过5A 的电流时,每分钟可产生6.6×10²J 的热量.求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻.
5.电流的热效应有时对我们有益,我们利用它;有时对我们有害,需要减少电流导致的发热,或者尽快把发出的热散发掉. (1)列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例; (2)列举两个生活和生产中为"防止"电流热效应产生危害而采取的措施.
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