焦耳定律_电流的热效应
焦耳定律及应用
1焦耳定律及应用一、焦耳定律1•电流的热效应：电流的热效应是指电流通过导体时电能转换为热能。
焦耳定律是说明传导 电流将电能转换为热能所满足的规律。
2•内容：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时 间成正比。
3.公式:Q = I $ Rt其中：Q ――焦耳热一一 J ; I ――电流一一 A ； R ――电阻一一 门；t ――时间一一 s （1）由公式可知， 1J =(1A)2 1V 1s（2）结合欧姆定律 2l= ，可得Q=Ult= t = PtR R 2 U（3）注意：纯电阻电路中，求焦耳热，可用公式 Q =|2Rt =Ult 工人t =P ・t 中任意一个R（具体用哪个公式解题较快应根据具体题目分析。
一般的，如果几个电阻串联或电流相等时2 U 2用公式Q=l Rt 分析较快；如果几个电阻并联或电压相等时用公式 Q t 分析较快）；R 2Q = l Rt 求解。
相应的，如果求纯电阻用电器的 热功率，可用公式f “ WUl 」2中任意一个；求非纯电阻用电器的热功率，只能用R公式P 热=l 2R 求解。
二、应用利用电流的热效应可以制成各种电热器， 女口：电烙铁、电熨斗、电炉、电烤箱、热水器、 电孵化箱等。
1.求纯电阻用电器的焦耳热或热功率2 U 2焦耳热：Q = I 2Rt = Ult t = P tR 2 U “热功率：P 热=1 2R =UI R 2.关于非纯电阻用电器的计算①焦耳热：Q=l 2Rt 热功率：P 热二l 2R对于非纯电阻电路，求焦耳热只能用公式②电功：W 二Ult电功率：P出UI t③机械能：W机=W -Q 机械功率：P机二P-F热④机械效率：严几100%』100%W P2。
焦耳定律
焦耳定律知识要点一、因为导体有电阻，所以电流通过导体时会产生热量（电能转化为内能）。
我们把这种现象叫电流的热效应。
二、焦耳定律（一）实验：1．目的：研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？2．原理：根据煤油温度升高的情况来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少。
3．实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快，是绝缘体。
（二）焦耳定律内容：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。
（三）计算公式：Q=I2Rt (适用于所有电路)公式中的热量Q、电流I、电阻R和时间t的单位依次为焦（J）、安（A）、欧（Ω）和秒（s）。
1．无论用电器串联或并联，计算在一定时间所产生的总热量：Q= Q1+Q2+…Qn2．对于纯电阻电路可推导出：Q =UIt= U2t/R=W=Pt①串联电路中常用公式：Q= I2Rt Q1:Q2:Q3:…Qn=R1:R2:R3:…:Rn②并联电路中常用公式：Q= U2t/R Q1:Q2= R2:R1（四）应用——电热器：1．定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。
2．原理：焦耳定律3．组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
4．优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。
针对性训练1、下列各种电器中，利用电流热效应工作的是（）A．电动机B．电风扇C．电冰箱D．电饭锅2．要使某电热器在相同的时间内产生的热量变为原来的4倍，可以采取的方法是A．电阻不变，使电压增大为原来的2倍[ ]B．使电流和电阻同时增大为原来的2倍1C．电压不变，使电阻减小为原来的2D．使电压和电阻同时增大为原来的2倍3、关于电热的利用，下列说法中正确的是（）A．电热对我们来说总是有利的B．电热对我们来说总是不利的C．电饭锅是利用电流热效应的原理制成的D．电视机工作过程中没有产生电热4、粗细均匀的电炉丝放入水中,通电10min水开始沸腾;若将电炉丝对折并联后放入同一壶水中,通电到水开始沸腾,所需时间是(不计一切热损失) ( )A．2.5min B．5min C．20min D．40min5、有甲、乙两条电热丝，其中电热丝甲的电阻是20Ω，将它放入一杯水中接通电源。
初中物理电学第8讲 焦耳定律
焦耳定律知识点梳理一、电流的热效应1、定义：电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
2、实质：电流通过导体的过程是电能转化成内能的过程，同时也是电流做功的过程。
3、电流的三种效应①电流的热效应：电流通过导体时产生热量②电流的磁效应：通电导体周围有磁场③电流的化学效应：电流通过酸、碱、盐的水溶液时，溶液会发生化学变化。
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2、表达式：3、适用范围4、电能的防止和利用①电能的利用：纯电阻用电器，例如电热水器、电饭锅等②电能的防止：用电器温度过高会影响其使用寿命，会使导线的绝缘皮老化，甚至温度过高导致火灾。
所以，就需要散热。
方法突破之典型例题一、选择题1、下列家用电器，利用电流的热效应工作的是A．洗衣机B．电视机C．电冰箱D．电水壶2、下列图中所示的家用电器，利用电流的热效应工作的是（）A.电暖气B.洗衣机C.电风扇D.电视机3、下列情况中不属于防止电热危害的是（）A．电视机的后盖有许多孔B．电脑机箱内有小风扇C．电动机外壳有许多散热片D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次4、计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（）A、UItB、C、I2RtD、前面三个都可以5、关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是（）A．根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多B．根据可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少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=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6、在“探究焦耳定律”的实验中，为了找出电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系，必须同时保持（）A．导体电阻相等和导体中电流相等B．导体电阻相等和通电时间相等C．通电时间相等和导体中电流相等D．导体电阻相等、通电时间相等、导体中电流相等7、电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（）A．通过导线的电流大于通过电炉丝的电流B．导线的电阻远大于电炉丝的电阻C．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流D．导线的电阻远小于电炉丝的电阻8、下列措施中，属于利用电流热效应的是A．电视机的后盖有很多孔B．电饭锅的发热板装在底部C．与空调器相连的导线很粗D．电脑的主机中安装微型风扇9、一些金属或合金当达到某一温度时，电阻会变为零，这种现象称为“超导”，能够发生超导现象的物质叫超导体，请你想想下列哪个事例不是利用超导体的（）A．可用于输电线路降低输电损耗B．研制成磁悬浮列车C．装配成功率大、高效率的发电设备和电动机D．制成大功率的电炉10、家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一个洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，如果电动机线圈电阻为4Ω，则每分钟产生的热量为（）A．26400J B．726000J C．960J D．440J11、把一台电动机接入电压220V的电路中，正常工作时通过电动机的电流为5A，电动机线圈的电阻为4Ω，1min通过线圈的电流产生的热量为（）A．1100J B．6000J C．66000J D．3000J12、用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来接在原来的电路中，则烧开同样一壶水的时间是（不计热量损失）（）A．2.5min B．5min C．20min D．40min13、某型号电饭锅具有保温与加热两种功能，其简化电路如图所示，R1、R2均为电热丝。
电流的5种效应
电流的5种效应一、电流的热效应1. 定义- 当电流通过导体时，导体会发热的现象称为电流的热效应。
这是因为电流通过导体时，导体中的自由电子与导体中的离子（原子实）发生碰撞，将电能转化为内能，使导体温度升高。
2. 焦耳定律- 定量描述电流热效应的规律是焦耳定律，其表达式为Q = I^2Rt。
其中Q表示热量（单位：焦耳，J），I表示电流（单位：安培，A），R表示电阻（单位：欧姆，Ω），t表示时间（单位：秒，s）。
- 例如，在一个电阻为10Ω的导体中，通入2A的电流，经过5s，根据焦耳定律Q=I^2Rt=(2A)^2×10Ω×5s = 200J，即产生200J的热量。
3. 应用与危害- 应用：电热水器、电熨斗、电饭锅等都是利用电流的热效应工作的。
电热水器内部有电阻丝，当电流通过电阻丝时，电阻丝发热，将水加热；电熨斗的发热芯也是利用电流热效应产生热量来熨烫衣物。
- 危害：电流的热效应在一些情况下会造成危害，例如在输电线路中，由于电流通过导线时会产生热量，如果电流过大或者导线电阻较大，产生的热量过多会导致电能损耗增加，同时可能会使导线温度过高，加速导线的老化甚至引发火灾。
为了减少这种危害，在远距离输电时会采用高压输电的方式，根据P = UI，在输送功率P一定时，电压U升高，电流I就会减小，再根据Q = I^2Rt，电流减小则导线上产生的热量Q会大大减少。
二、电流的磁效应1. 发现- 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。
他发现当导线中有电流通过时，其下方的小磁针会发生偏转，这表明电流周围存在磁场。
2. 安培定则（右手螺旋定则）- 对于直线电流，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
- 对于环形电流，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。
- 例如，在一根通有从左向右电流的直导线周围，根据安培定则，其周围的磁感线是以导线为圆心的同心圆，在导线下方，磁感线方向垂直纸面向里；对于一个环形电流，若电流为顺时针方向，那么其中心轴线上的磁感线方向是垂直于环形平面向里的。
焦耳定律
电流、电阻
实验一：探究电热跟通电时间的关系，
结论：
电流和电阻相同时，通电时间越长，产生的热量越多；
探究：电热跟电阻、电流的关系，
设计实验电路图： 实验二：探究电热跟电阻的关系，
思考2：如何让两个不同的电阻（R1 ≠ R2）通过的 电流相同、通电时间相同？
实验三：探究电热跟电流的关系，
思考3：如何让两个相同的电阻（R3 ）通过的 电流不同、通电时间相同？
焦耳
例题：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?
解析：
求：热量Q 需用公式：Q=I2Rt 已知：R= 60 Ω U= 36 V 缺少：电流I
需先求电流： I U R
t= 5 min=300s
例题：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?
结论：1.电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热 量越多；
2.电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热 量越多；
二、焦耳定律
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（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 时间的定量关系。
况下，电阻
越大它所产生的热量越多。
5Ω
5Ω
10Ω
5Ω
5Ω
甲
乙
（4）让两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个
容器的外部将一个相同阻值的电阻和这个容器内的电
阻并联（如图乙所示）。移走图甲中的电阻，换接图
焦耳定律电流的热效应
电热器的安全使用注意事项
01
注意使用电压和电流
在使用电热器时，要确保使用的电压和电流符合产品说明书的要求，不
要超负荷使用，以免发生火灾或电击危险。
02 03
定期检查和维护
定期检查电热器的电线、插头和元件是否完好无损，如有损坏应及时更 换。同时，要保持电热器的清洁，避免灰尘和杂物影响加热效果和安全 性。
电流的热效应的应用
总结词
电流的热效应在许多领域都有广泛的应用。
详细描述
在工业领域，电流的热效应被用于加热、熔 炼、焊接和热处理等工艺过程。在日常生活 中，电热器、电烤箱、电熨斗等电器也是利 用电流的热效应来提供便利。此外，电流的 热效应还应用于医疗领域，如电热疗法和电 烙术等治疗方法。同时，电流的热效应也是 电磁炉和微波炉等现代厨房电器的工作原理
之一。
04
实验演示焦耳定律
实验目的和原理
目的
通过实验演示，探究电流的热效应，验证焦耳定律。
原理
焦耳定律指出，在封闭电路中，电阻器中产生的热量与电流、电阻和时间成正比。即Q=I²Rt，其中Q表示 电阻器中产生的热量，I表示通过电阻器的电流，R表示电阻器的电阻，t表示时间。
实验设备和材料
实验设备
电源、电流表、电压表、可调电阻、 焦耳计（热水容器）以及导线。
电流的热效应
焦耳定律揭示了电流通过导体时产生 热量的规律，即电流通过导体时，由 于电子与导体原子的相互作用，电子 的动能转化为热能。
能量守恒
根据焦耳定律，电流通过导体产生的 热量最终以热能的形式散失到周围环 境中，实现了能量从电能向热能的转 换，符合能量守恒定律。
初三物理焦耳定律
s=450
J。工作状态下,要使整个电路消耗的电功率
基 础
最小,由 P=U2可知,在电源电压一定的情况下,电路中的总电阻应最大。分析可知,
R
闭合 S2,断开 S1、S3,灯泡 L 与定值电阻 R 串联时,电路中的电阻最大。灯泡 L 的
重
难 探 究
电阻
RL=UP
2 L L
=(6V )2=12
3W
Ω,则电路消耗的最小电功率
图24-4
教
材 梳 理
8. [2018·广安] 电饭锅是家中常用的用电器,下表是小 宇家中一台电饭锅的铭牌,其内部简化电路结构如图
额定电压 220 V 频率 50 Hz
夯 实
24-4所示,其中R1和R2都是电热丝(不考虑温度对电阻 额定 加热 880 W
基
的影响)。
础
功率 保温 44 W
(1)电饭锅正常工作时,在加热状态下的总电流是多少?
Pmin=RU
2
=
R
总
U2 L +R
= (6V)2 =1.8
12 Ω+8Ω
逐 W。
个 击 破
教 材
5.计算电流通过电风扇产生的热量,下列公式选用正确的是 ( C )
梳 理
A.UIt B.U2 t
R
夯 实
C.I2Rt D.前面三个都可以
基
础
重 难 探 究
逐 个 击 破
教
材
6.图24-2是一个玩具汽车上的控制电路,小明对其进行测量和研究发现:电动机
究
时的实际加热功率是多少。
逐
个
击
破
图24-4
教 材
解: (3)由电能表规格可知,电能表转盘转 1 圈电饭锅消耗的电能
电流的热效应详解
【例题2】：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。
已知：电动机 U=380V I=10A R=2 Ω t=1s
2.公式：Q=I2Rt (普遍适用) 单位：I—安 R—欧 t—秒 Q—焦
3.电流产生热量的其他表达式
(1). Q=UIt
(2). Q= U 2 t R
只适用于纯电阻的电路 的情况(电能全部转化 为内能)
4.电功和电热的关系 （ W 和 Q 的关系）
①在电热器电路 (纯电阻电路)中：（电能几乎全部 转化为内能）
斯旺钻研他终生真正感兴趣的东西，即用电产生 光。有些发明家曾尝试将铂丝加热到白炽来产生光， 但铂丝不耐久。斯旺认识到碳比铂耐热，但是碳受 热时会很快燃烧，除非将它封闭在真空中。1848年， 他开始在抽空的灯泡里使用碳化的细纸条。到1860 年，斯旺即比爱迪生早20年制成一个碳丝电灯。遗 憾的是他未能获得一个使碳丝保持长时间工作的良 好真空。探究：电Βιβλιοθήκη 通过电热器产生的热量跟 哪些因素有关？
猜想
①电阻R ②电流I ③通电时间t
实验方法
可以控制其他变量不变，先研究电热器 发出热量与电阻R的关系，再研究它与电 流I的关系，最后研究与通电时间t的关 系。
二.电流产生热量的表达式
1.焦耳定律 英国物理学家焦耳(1840年)
内容： 电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比， 跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比 。
1.6《电流的热效应》
电器的发热现象
电脑中的cpu散热器