焦耳定律
焦耳定律的表达式
焦耳定律的表达式
焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。
内容是：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，跟通电的时间成正比。
焦耳定律数学表达式：Q=I²Rt；对于纯电阻电路可推导出：Q=W=Pt;Q=UIt;Q=(U²/R)t。
其中Q指热量，单位是焦耳（J），I指电流，单位是安培（A），R指电阻，单位是欧姆（Ω），t指时间，单位是秒（s），以上单位全部用的是国际单位制中的单位。
电流通过导体时会产生热量，这叫做电流的热效应，而电热器是利用电流的热效应来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见电热器。
电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大，熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成。
焦耳定律规定：电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比，和通过导体的电流的平方成正比，和通电时间成正比。
该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。
焦耳定律是一个实验定律，它可以对任何导体来适用，范围很广，所有的电路都能使用。
遇到电流热效应的问题时，例如要计算电流通过某一电路时放出热量；比较某段电路或导体放出热量的多少，即从电流热效应角度考虑对电路的要求时，都可以使用焦耳定律。
第五节：焦耳定律
电热
3. 焦耳定律 内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电 流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。 公式：Q=I2Rt 导体在单位时间内发出的热量 4. 热功率：P
（电能转化为内能的部分）
四、热功和热功率
1.电热:电流通过导体产生的热量 （电能转化为内能的部分） 2 Q=I Rt 2.热功率:单位时间内的发热量通 常称为热功率
2 P=Q/t=I R
电功是否等于电热？ 1．纯电阻用电器:电流通过用电 器以发热为目的如电炉、电熨斗 、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等 电能全部转化为热能,电功等于 电热 2 U 2 W UIt t I Rt Q R
热Leabharlann 公式：P热=Q/t=I2R 单位：W kW
电功率：单位时间内电流做的功叫 电功率
P＝W/t＝UI
单位：瓦（W） 千瓦kW
这是计算电功率（普遍适用任 何电路）的公式．
额定功率：用电器在额定电压下工作的功率. 实际功率：用电器在实际电压下工作的功率.
例1、 如图，已知R1=6Ω， R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后 这三只电阻的实际功率之比为 1 ∶2∶6。 _________
分析下列现象，其能量是如何转化的?
a、电流流过电炉
•→电能转化为热能。
b、电流流过电解槽
→电能转化为化学能和热能
c、电流流过电风扇
→电能转化为机械能和热能
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。
焦耳定律
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。
1在通电电流和通电时间相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟电阻的关系：电路图：结论：在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，导体产生的热量越多。
2在电阻和通电时间相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟电流的关系。
电路图：结论：在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，导体产生的热量越多。
3在电流和电阻相同的条件下研究通电导体产生的热量跟通电时间的关系。
电路图：结论：在电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，通电导体产生的热量越多英国物理学家焦耳通过大量的实验，于1840年精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。
1 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。
2 公式：Q=I2Rt3 单位：I—安R—欧t—秒Q—焦例题（1）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。
（2） 一只“220V 45W ”的电烙铁，在额定电压下使用，每分钟产生的热量是多少？你能用几种方法解此题？⎪⎩⎪⎨⎧===UItW Q U P I 额额（ 3）Q=W= t R U 2 （4）Q=W=Pt3 、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 。
解：1 ） W ＝UIt＝380×10×1＝3800焦2 ） Q ＝I2Rt＝10 ×10 ×2 ×1＝200焦答： 消耗的电能是3800焦；产生的热量是200焦。
为什么电炉接入照明电路后，能放出大量的热来，而与电炉连接的导线却不怎么热？ 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。
焦耳定律和电功率的计算方法
焦耳定律和电功率的计算方法电力是我们日常生活中不可或缺的能源，而了解电力的基本原理和计算方法对于我们正确使用电力和解决电力问题至关重要。
本文将介绍焦耳定律和电功率的计算方法，帮助读者更好地理解和应用电力知识。
焦耳定律是描述电能转化为热能的物理定律。
它表明，通过电阻器流过的电流在电阻器内部会产生热量，且该热量与电流强度、电阻值和时间的乘积成正比。
具体而言，焦耳定律可以用如下公式表示：Q = I^2 * R * t其中，Q代表电阻器产生的热量（单位为焦耳），I代表电流强度（单位为安培），R代表电阻值（单位为欧姆），t代表时间（单位为秒）。
根据焦耳定律，我们可以计算出在特定条件下电阻器产生的热量。
例如，如果一个电阻器的电流强度为2安培，电阻值为10欧姆，持续通过电流的时间为5秒，那么根据焦耳定律的公式，可以计算出该电阻器产生的热量为：Q = 2^2 * 10 * 5 = 200焦耳通过焦耳定律，我们可以更好地理解电能转化为热能的过程，并在实际应用中合理利用电能。
除了焦耳定律，电功率也是电力领域中一个重要的概念。
电功率是指电流通过电器元件时所做的功率，是描述电能转化速率的物理量。
电功率可以用如下公式表示：P = I * V其中，P代表电功率（单位为瓦特），I代表电流强度（单位为安培），V代表电压（单位为伏特）。
根据电功率的计算方法，我们可以计算出电器元件消耗的功率。
例如，一个电器元件的电流强度为3安培，电压为220伏特，那么根据电功率的公式，可以计算出该电器元件消耗的功率为：P = 3 * 220 = 660瓦特通过电功率的计算，我们可以了解电器元件的能耗情况，合理安排用电，从而节约能源和降低电费。
除了单一的电阻器和电器元件，实际的电路往往包含多个元件，这时我们可以通过串联和并联的方式来计算整个电路的电阻值和电功率。
串联是指将多个电阻器或电器元件连接在一起，电流在其中依次流过；并联是指将多个电阻器或电器元件的两个端口分别连接在一起，电流在其中分流。
7.焦耳定律
第7讲焦耳定律姓名____________★知识要点★1、焦耳定律焦耳通过大量实验精确地确定了电流产生热量跟电流强度、电阻和时间的关系：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。
即：Q=I2Rt。
它适用于任何用电器热量的计算。
在仅有电流热效应存在的电路中（纯电阻电路），电能全部转化成了内能，而没有转化为其他形式的能，这时电流产生的热量等于电流所做的功。
即：Q=W。
再根据W=UIt和U=IR可推导得出Q=I2Rt。
焦耳定律的公式也可以表述为Q=U2t/R，用它解决某些问题比较方便，但必须注意它适用于只存在电流热效应的电路中。
问：观察上图，请判断这样使用插线板是否安全，可能导致怎样的后果？请简述理由。
2、电功和电热的关系:纯电阻电路：电阻R,电路两端电压U,通过的电流强度I。
电功:W= , 电热:Q= ，电热和电功的关系；表明:在纯电阻电路中,电功电热。
也就是说电流做功将电能全部转化为电路的非纯电阻电路：电流通过电动机M时：电功:W= ，电热:Q= ，电热和电功的关系： =机械能+ 。
表明: 在包含有电动机,电解槽等非纯电阻电路中,电功仍 UIt,电热仍I2Rt，但电功不再等于电热而是电热了。
3、探究课题：研究电流产生的热量与哪些因素有关装置及原理：组装了如图所示的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大。
通电后电流通过电阻丝产生热量使煤矿油的温度升高，体积膨胀，煤油上升的高度越。
实验过程：①接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油哪个上升得高，实验结果是：瓶中的煤油上升得高。
这表明，电阻越大，产生的热量越多。
②在两玻璃管中的液柱降回原来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做上述实验，通电时间与前次相同。
在两次实验中，比较甲瓶（或乙瓶）中的煤油哪次上升得高。
实验结果：在第二次实验中，瓶中煤油上升得较。
这表明，电流越大，电流产生的热量越多。
什么是欧姆定律和焦耳定律
什么是欧姆定律和焦耳定律？
欧姆定律和焦耳定律是电学中两个重要的定律，用于描述电路中电压、电流和电阻之间的关系。
欧姆定律是指在恒温条件下，电阻的电流与通过该电阻的电压成正比。
即电压和电流之间的比例关系。
欧姆定律的数学表达式为：
V = I * R
其中，V表示电压，I表示电流，R表示电阻。
欧姆定律表明，当电压施加在电阻上时，电流的大小与电阻的比例成正比。
这个比例常数就是电阻的阻值。
欧姆定律的实质是电压施加在电阻上产生的电场力与电荷的流动速度之间的平衡关系。
焦耳定律是指电阻上消耗的功率与电压和电流的乘积成正比。
即功率和电压、电流之间的关系。
焦耳定律的数学表达式为：
P = I^2 * R = V^2 / R
其中，P表示功率，I表示电流，R表示电阻。
焦耳定律表明，当电流通过电阻时，电阻会消耗一定的电能，这个电能转化为热能，即功率。
功率的大小与电流的平方成正比，与电压的平方成反比。
焦耳定律的实质是电能转化为热能的过程。
欧姆定律和焦耳定律在电路中具有广泛的应用。
欧姆定律可以用于计算电路中的电流和电压关系，帮助我们理解和设计电路。
焦耳定律可以用于计算电路中的功率消耗，帮助我们理解和优化电路的效能。
在物理学教育中的学习材料中，欧姆定律和焦耳定律的概念应该以生动有趣的方式呈现，结合实际应用和实验，让学生能够深入理解和应用这些定律。
同时，可以通过电路图的分析和计算实例来加深学生对欧姆定律和焦耳定律的理解和掌握。
九年级物理——焦耳定律
九年级物理——焦耳定律一、焦耳定律内容1.电流通过导体时,导体发热,电能转化成,这种现象叫做电流的热效应。
2.电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成,跟导体的电阻成,跟通电时间成,这个规律叫做焦耳定律。
3.如果热量用Q表示,电流用I表示,电阻用R表示,时间用t表示,则焦耳定律的表达式为。
例：生活举例:生活中像取暖器这样的用电器,通电以后会产生热量的用电器还有很多,你能列举一下吗?例1：一根60 Ω的电阻丝接在36 V的电源上,在5 min内共产生多少热量?二、实验探究过程1.两个透明容器中密封着等量的空气,密闭容器中各有一段电阻丝,右边的电阻丝的电阻比较大。
两电阻丝串联起来接到电源两端,通电一段时间后,比较U形管中液面高度的变化。
2.两个透明容器中密封着等量的空气,密闭容器中各有一段电阻丝,两电阻丝的电阻相同。
右边的电阻丝与一个相同的电阻丝并联后再与左边的电阻丝串联起来接到电源两端,通电一段时间后,比较U形管中液面高度的变化。
方法指导:在实验中,将不易观察到的现象通过其他方式直观、形象地显示出来的方法,我们称之为转换法。
归纳总结:在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量。
在电阻相同、通电时间相同的情况下,电流越大,产生的热量。
例2：如图是研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．甲、乙两次实验都应用了控制变量法B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多C．乙实验时为了研究电流产生的热量与电阻的关系D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小三、电热的利用与危害生活中我们是如何利用电热的？生活中和许多产业中都要用到电热。
家里的电熨斗、电饭锅、电热水器等都是利用电热的电器。
有时电热会给我们造成什么危害？我们又是如何防止的呢？电热过多会烧坏用电器,产生很多安全隐患;电视机的后盖有很多孔,就是为了通风散热,使用时一定要把防尘布罩拿开。
电脑里安装了微型风扇及时散热。
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二、焦耳定律
②实验记录
电流I/A 电阻丝 电阻/Ω 液柱高度差 产生热量（多/少）
相等
R1
R2
5
10
小
大
少
多
Hale Waihona Puke ③实验结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。
二、焦耳定律
实验2：探究产生热量Q与电流I的关系 ①控制不变的量是：_电__阻____ ___通__电__时__间__。
消耗的电能一部分转化成内能，所以W＞Q。消耗的电能：
W =Pt=UIt ，产生的热量：Q=I2Rt。
纯电阻 非纯电阻
二、焦耳定律
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? 因导线电阻很小（0.01~0.001Ω），而电炉电阻很大 （几十、几百欧姆），而且导线与电炉丝是串联关系， 电流和通电时间相等，根据Q=I2Rt，导线生热很微小， 故感觉不热。
方案二
方案二：烧瓶内装有煤油，电阻丝产生 热量使其温度升高，温度越高，产生热 量的越多。
二、焦耳定律
以上两种方案中，加热空气快？还是加热煤油速度快？ 哪种方案效果更明显？
所以，选择方案一
演示实验： 实验1：探究产生热量Q与电阻R的关系
①控制不变的量是：_电__流___ _通__电__时__间__。
二、焦耳定律
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:
I=
U R
=
36 V 60 Ω
= 0.6 A
Q = I2Rt = (0.6 A)2×60 W×300 s
= 6480 J
二、焦耳定律
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。
为220V，此时通过的电流为1A，则电风扇的电功率为220 W，电风扇连续 工作10min产生的热量为12000 J。
课堂练习 【迁移训练2】
（2019 黑龙江龙东地区）一个标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为
9V的电路中，为使其正常发光，应串联一个 6 Ω的电阻，该电阻在 10秒内产生的热量是 15 J。
二、焦耳定律
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
二、焦耳定律
焦耳定律
1.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。 2.公式：Q =I²Rt 3.单位：I—安，R —欧，t —秒，Q —焦. 4. 理论推导: 如果消耗的电能全部转化为内能，
这些用电器目的都是利用电来获得热
一、电流的热效应
1.概念：电流通过导体时，导体发热的现象，叫电流的热效。 2.实质：电能转化为内能。 3.一切导体中有电流通过时，都会发生电流的热效应
观察思考
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?
二、焦耳定律
提出问题： 电流通过导体时产生热量跟什么因素有关? 导体的电阻
则有：Q= W
又因：W＝UIt， U＝IR
所以：Q=W=UIt=IR ·It =I2Rt
二、焦耳定律
5.电功与电热:
（1）电流流过纯电阻用电器（如白炽灯、电炉、电烙铁、电 熨斗等）时，电能全部转化为内能，则：
Q W UIt Pt I 2Rt U 2 t R
（2)电流流过纯电阻用电器（如电风扇、电动自行车空调等，
人教版九年级物理（初中）
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
讲解人：当图网 时间：2020.5.20
人教版九年级物理（初中）
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
广东省罗定市泗纶中学 徐守键
课堂导入
现在的智能手机，已成为人们生活中必备的工具。同学们用手机最多的是来做什么？
用手机看 视频学习
手机发热、 甚至烫手
用手机 玩游戏
工作时间长 了，手机什 么感觉？
课堂导入
在生活中，许多用电器接通电源工作时，都会有发热现象产生。下面这些用电 器有什么共同点？
三、电热的利用和防止
1．电热的利用
（1）电热器: 把电能转换为内能的装置。 （2）电热器的原理: 利用电流的热效应
电热孵化器
电饭锅
电热水壶
三、电热的利用和防止
2.电热的防止
(1)电热的危害:轻则用电器烧坏；重则引发火灾。 (2)防止措施有： ① 设法减少产生的热量。
② 可以设法散热。
主板上的散热片
课堂练习
【迁移训练1】
（2019 深圳市）下列说法正确的是（ D ）
A. 电荷的移动形成电流 B. 电路中有电压就一定有电流 C. 把一根铜丝均匀拉长后电阻变小 D. 长时间使用的手机发烫，是因为电流的热效应
课堂练习 考点二：焦耳定律的应用
【典型例题2】
（2019 广西玉林市）已知电风扇线圈的电阻为20Ω，若加在该电风扇的电压
猜想： 电热的大小可能跟
导体中电流
有关
设计实验： （1）实验方法
通电的时间
①一个物理量可能与多个因素有关时，采用控制变量法。
二、焦耳定律
②对不易测量或观察的物理量，采用转化法。 把电热传递给气体（或液体），把比较电热的多少转化为比较气体（或液体） 受热膨胀程度. （2）实验方案
方案一
方案一：电阻丝加热密封容器中的空气， U形管中液面形成高度差；液面差越大， 产生的热量越多。
②实验记录
电阻相同R1=R2=5Ω
电阻R/Ω 电流I/A 液柱高度差 产生热量（多/少）
R1
R2
2I1
I1
大
小
多
少
二、焦耳定律
③实验结论：在电阻和 通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生的 热量越多。 实验3：探究产生热量Q与通电时间的关系 ①给同一个电阻通电的时间越长，液柱上升较高。
②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。
投影仪的散热窗
课堂小结
本堂重点：焦耳定律的理解及应用。 本堂难点：焦耳定律的实验探究过程。
课堂练习
考点一：电流的热效应
【典型例题1】
（2019 苏州市）关于电动自行车，下列说法不正确的是( C )
A.废旧电瓶会污染环境，不可随意处置 B.电流具有热效应，长时向充电有火灾隐患 C.车上装有电动机，其工作原理是电磁感应 D.要使车加速前进，可增大通过电动机的电流