第4节 焦耳定律
第四节、焦耳定律
3.电加热器原理：电流的热效应 4.电加热器的结构：主要是：发热体 发热体是由电阻率大，熔点高的材料绕 在绝缘材料做成的 5.电热有利一面 在潮湿的环境或春天环境中，用电器 容易受潮，在使用电器过程中，发热可 以驱潮湿，避免用电器绝缘层受潮老化。
6.电热的危害
持续使用电器时间过长，用电器温度高， 导致绝缘层老化电路事故破裂，造成短 路，引起电路事故甚至火灾。 7电热器的优点
流产生的热量与电流、电阻和通电
时间的关系。
二、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：焦耳（J）
注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一 个用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量 增大到 9 倍
三、电能和电热关系
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
课堂小结
焦耳定律 的实验和 内容
电热的利 用和危害
家庭电路中使 用功率过大的 用电器可能引 起火灾。
要解释上述两个现象，我们必须研究 电流产生的热量与哪些因素有关.
演示实验
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
实验装置
实验1：研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω
A
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻 越大，这个电阻产生的热量越多。
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。
孵卵器
8.电热的利用。
第四节 焦耳定律
第四节 焦耳定律知识清单一．焦耳定律：内容：电流通过导体产生的热量公式： Q = I 2R t注意: 1. 对于纯电阻电路Q=W, 如 ：电烙铁 ，电熨斗，电饭煲，（把电能全部转为内能的电器）。
2． 对于非纯电阻电路Q=I 2Rt, Q W 如：电风扇，电动机，（把电能部分转化为内能的电器）。
①串联电路中常用公式：Q= I 2Rt 。
Q 1:Q 2:Q 3:…Qn=并联电路中常用公式：Q= U 2t/R Q 1:Q 2=②无论用电器串联或并联。
计算在一定时间所产生的总热量 常用公式Q= Q 1+Q 2+…Qn③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q= U 2t/R=Pt 二．应用——电热器：①定义： 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 、熔点 的合金制成。
三．总功率的两种计算方法：总P =1P +2P +┅+n P =总总I U =总总R U 2=总总R I 2名题点拨题型一。
了解电流的效应例1将规格都是“220V 100W ”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列有关说法中，错误．．的是：【 】 A ．三个电器产生的热量一样多 B ．电流通过三个电器做功一样多 C ．三个电器消耗的电能一样多 D ．电烙铁产生的热量最多针对练习1．下列各种电器中，利用电流热效应工作的是【 】 A ．计算机 B ．电饭锅 C ．电冰箱 D ．电风扇2．暑期持续的“桑拿天”，居民家里的空调、电扇都闲不住，导致电路火灾时有发生，火警电话不断，消防车拉着警笛呼啸而出，赶往火灾现场，调查发现，起火原因如出一辙：电线超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮．根据学过的物理知识回答：(1)“超负荷”是指电路中的 过大(选填“电流”或“电阻”)。
(2)使火灾发生的理论依据是 。
(3)如果导线是超导材料结果如何 ？题型二。
纯电阻电路计算1．家用电熨斗的铭牌上标有“220V 880W ”的字样。
第4节 焦耳定律
练闯考
解：(1)由
P＝UI
可得
I
低＝PU低＝192
W ＝0.75 V
A
(2)由
P＝UI
和
I＝U可知 R
R2＝PU2高＝（1220
V）2＝7.2 W
Ω，R 串＝PU2低＝（192
V）2＝16 W
Ω，
R1 与 R2 串联，则 R1 的电阻 R1＝R 串－R2＝16 Ω－7.2 Ω＝8.8 Ω (3)座椅垫 5 min 消耗的电能 W＝P 高 t＝20 W×5×60 s＝6 000 J，由题可知，不计热
损失，则 Q＝W＝6 000 J，由 Q＝cmΔt 可得 c＝ Q ＝
6 000 J
＝0.48
mΔt 0.5 kg×（35 ℃－10 ℃）
×103 J/(kg·℃)
A．电饭锅
B．电风扇
C．计算机
D．电视机
练闯考
2．有些家用电器在使用过程中，温度过高会损坏电器。下列家用电器中要防止电热产生危
害的是( D )
A．电饭煲
B．电热水器
C．电熨斗
D．电视机
练闯考
3．(多选)小华利用图中的实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素”，下列说法正 确的是( AD)
A．甲图实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电热与电阻的关系 B．乙图实验装置是控制电压、通电时间一定时，探究电热与电流的关系 C．甲图中闭合开关后，a管中液面上升比b快 D．乙图中闭合开关后，c管中液面上升比d快
练闯考
12．(福建中考改编)如图所示是某种电热保暖鞋的工作原理示意图。供电电压6 V，R1、R2 的阻值分别为3 Ω、6 Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个档位 的转换。当旋转开关与_d_、__e(选填“b、c”“c、d”或“d、e”)接触时处于保温状态，保 暖鞋在低温档工作时的电功率是__6__W，它的高温档工作1 min产生的热量是_1_0_8_0J。
第4节 焦耳定律
Hale Waihona Puke 知识扩展：1.电流的热效应：电流通过导体，导体会发热.
2.电流的化学效应：电流流过溶液时，会产生化 学反应的现象.
3.电流的磁效应：导体中有电流通过时，周围会 产生磁场的现象.
1.某导体的电阻是8 Ω，当它通有1 A的电流， 导体发热的功率是 8 W ,1 min内产生的热 量是 480 J .
解析：根据P =U 2/R 可知，R 越小，P 越大，而两个 电阻并联时总电阻最小，所以选B.
3.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为 380 V，线圈电阻为2 Ω，线圈中的电流为10 A， 这台电动机正常工作1 h,线圈产生的热量是多 少，这段时间内电流做功多少？
答案： 线圈产生热量:Q=I2Rt=(10 A)2×2 Ω×3 600 s=7.2×105 J. 电流做功:W=UIt=380 V×10 A×3 600 s=1.368×107 J.
1.电流的热效应 电流产生的热量同时与电流、电阻大小和
通电时间长短有关，当探究其中一个量的时候， 应该控制其他量相同，在实验中，电流产生热 量的多少是通过玻璃管中煤油上升的高度来显 示的，这种方法称为转换法.
2.电功与电热 （1）电热与电功不同，电热是电功的一部分， 在纯电阻电路中，电流做功完全用来产生热，
电热才等于电功，在非纯电阻电路中，电热小 于电功. （2）分清电热与电功各公式的使用范围及纯 电阻电路和非纯电阻电路，是解决问题的关键.
解决电功和电热问题的思路
3.正确理解“探究电流通过导体时产生的热量的多 少与什么因素有关”实验的注意事项： （1）实验原理：根据煤油在玻璃管里上升的高度来 判断电流通过电阻丝时产生电热的多少. （2）实验采用煤油的目的：煤油比热容小，相同条 件下吸热温度上升的快；煤油是绝缘体；研究方法： 控制变量法，转化法.
第4节焦耳定律
的电阻产生的热量
多。
热量与电流的关系
①电阻R
③通电时间t
实验发现：
火柴棒在电流 大的
情况下的很快被点 燃。
结论：
在电阻、通电时间
相同时，电流 大的
电阻产生的热量多。
三.电流产生热量的表达式
1.焦耳定律 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=I 2Rt
?实验原理:P=IU
?实验器材:电源,开关,导线, 小灯泡,电压表,电流表,滑动 变阻器
实验电路图
A V
连接电路
额定电压、额定功率、实际功率
? 1、额定电压：在用电器正常工作时所需 要的电压 。
? 2、额定功率：在额定电压下，用电器工 作所消耗的功率。
? 3、实际功率：用电器在实际电压下工作 所消耗的功率
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
第4节电流的热效应
一、电流通过导体时，导 体 发热 ， 这种的现象叫 电流的热效应 。
二、探究：电流通过电热器产生的热 量跟哪些因素有关？
结论：
①电阻R ②电流I ③通电时间t
热量与电阻的关系
②电流I ③通电时间t
R 甲>R 乙 R甲
ห้องสมุดไป่ตู้
实验发现：
R甲 中的火柴棒先
物理九年级第18章第4节《焦耳定律》优质课件
交流举出日常生活中 用电器通电后主要产生热的例子。 （比一比哪一组找得多。）
电热器
热水器
电熨斗
饮水机
电饭煲
上面这些生活中常用的电器有什 么共同的特性？
电
内
电流通过导体热时效应能转化成 能，
这个现象叫做电流的
。
一、电流的热效应 动手做：自制灯泡
不同材质，不同粗细，不同长度的金属丝， 都会出现发热现象，且烧掉的时间也不相同。
二、电流的热效应与什么因素有关
实验探究：影响电流热效应的因素
猜想与假设 跟电阻 有关
烫手 用越久
干路 着火
越烫手
不烫手
跟电流 有关
跟时间 有关
二、电流的热效应与什么因素有关
实验探究：影响电流热效应的因素 实验方法
（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？
生的热量为Q2，那么Q2是Q1的 ( B )
A、2倍
B、4倍 C、0.25倍 D、0.5倍
3.一根60Ω 的电阻丝接在36V的电源上，在5分钟内共产 生多少热量？ 解： I=U/R=36V/60Ω=0.6A
Q=I2Rt=(0.6)2×60×5×60=6480J 4.某电动机上标有“220V 2A”，它的线圈电阻为5 Ω， 当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生 的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机 械能？
解：消耗的电能为:W总=UIt=220V×2A×60S=26400J 线圈中产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)2×5 Ω×60S=120J 得到的机械能为：W机=W总－Q=26400J－120J=25200J
学习了本课后，你有哪些收获和感想？ 和大家分享一下好吗？
第4节 焦耳定律
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第4节焦耳定律
第4节 焦耳定律01 知识管理1．电流的热效应概 念：电流通过导体时电能转化成__内能__，这种现象叫做电流的热效应． 探究实验：探究影响电流产生热量多少的因素的实验中，将电流产生的热量的多少通过__玻璃管中液柱高度__展现出来；在探究产生电热多少与电阻大小关系时，必须在__电流__和通电时间相同的情况下比较． 2．焦耳定律内 容：电流通过导体产生的热量跟__电流的二次方__成正比，跟__电阻__成正比，跟__通电时间__成正比． 公 式：__Q ＝I 2Rt __，式中Q 表示__电流产生的热量__，单位是__J__；I 表示__电流__，单位是__A__；R表示__电阻__，单位是__Ω__；t 表示__通电时间__，单位是__s__．变形公式为Q ＝W ＝UIt ＝U 2Rt (适用于纯电阻电路)．注 意：在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，而没有转化为其他形式的能，即Q ＝W ，则有Q ＝UIt 、Q ＝U 2Rt ；对于电能没有全部转化为电热的非纯电阻电路，如含有电动机的电路，则有Q <W ，此时计算电功只能用W ＝Pt ＝UIt ，而计算电热只能用Q ＝I 2Rt .3．电热的利用和防止利用电热：家里的电暖器、电饭锅、电炉等．防止电热带来的危害：电视机上的散热孔，电脑机箱内有小风扇，电动机外壳有许多散热片．02 基础题知识点1 电流的热效应1．下列图中所示的家用电器，利用电流的热效应工作的是( A )A ．电暖器B ．洗衣机C ．电风扇D ．电视机知识点2 焦耳定律2．在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热量多，则( B )A ．甲的电阻一定比乙的电阻大B ．甲消耗的电功率一定比乙消耗的电功率大C ．甲两端的电压一定比乙两端的电压大D ．通过甲的电流一定比通过乙的电流大3．小朋在探究“电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关”的实验时，利用如图所示的甲、乙两套装置进行实验，其中“探究电流产生的热量与电阻大小是否有关”的实验装置是__甲__(填“甲”或“乙”)，实验中应控制的变量是通电时间和__电流__.甲 乙4．(2018·安徽)某导体的电阻为20 Ω，当通过它的电流为2 A 时，则其1 min 产生的热量为__4__800__J.5．一个标有“220 V 500 W ”字样的电热器，在额定电压下使用12 min ，产生的热量是__3.6×105__J ，消耗的电能是__0.1__kW·h.6．通过一根电阻丝的电流为2 A ，通电1 min 产生了2.64×104 J 的热量，它的电阻是__110__Ω.知识点3 电热的利用和防止7. 下列实例中，为了防止电热危害的是( C )A ．用电褥子取暖B ．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置C ．收音机、电视机的机壳上有许多小孔D ．孵化家禽的电热孵卵机【易错点 混淆电能与电热】8．(2017·自贡)计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是( C )A ．UIt B.U 2Rt C ．I 2Rt D ．前面三个都可以 03 中档题9．如图所示，在A 、B 两个容器内装有质量和温度都相同的水，已知R 1＞R 2，同时通电后( B )A ．A 中的水先沸腾B ．B 中的水先沸腾C ．两容器中的水同时沸腾D ．无法确定10．关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是( D )A ．根据Q ＝I 2Rt 可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多B ．根据Q ＝U 2t R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，相同时间内产生的热量与电阻无关D ．根据Q ＝I 2Rt 可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多11．(2018·宜昌)两个定值电阻R 1、R 2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S ，则R 1、R 2产生的热量之比为( A )A ．2∶1B ．1∶2C ．4∶1D ．1∶412．(2017·武汉)如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U 形管中液面高度差比左侧的大．下列说法正确的是( C )A ．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大B ．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系C ．该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系D ．U 形管中液面高度发生变化是因为U 形管中液体的热胀冷缩造成的13．(2018·南充)如图所示，电源电压不变，灯泡标有“4 V 2 W ”字样，当开关S 闭合时，灯泡正常发光，电流表的示数为0.6 A ，则电阻R 的电功率为__0.4__W ，通电1 min ，R 产生的热量为__24__J.14．在如图所示电路中，定值电阻R 0的阻值为20 Ω，电动机线圈电阻为2 Ω，闭合开关，电流表A 1、A 2的示数分别为0.8 A ，0.3 A ，则该电路电源电压为__6__V ．1 min 内电路消耗的电能为__288__J ，1 min 内电流通过电动机产生的热量为__30__J.15．(2018·恩施)如图为某电热器的电路图，R 1和R 2为电热丝，其中R 1的规格为“220 V 110 W ”且阻值不随温度而变化，电源电压保持220 V 恒定不变．(1)当S 闭合时，10分钟内电热器产生的热量是多少？(2)当S 断开时，R 1的实际功率为39.6 W ，求此时电热器的总功率为多大？解：(1)当S 闭合时，R 2被短路t ＝10×60 s ＝600 s电热器产生的热量Q ＝W ＝Pt ＝110 W ×600 s ＝6.6×104 J(2)当S 断开时，R 1和R 2串联R 1正常工作时的电流：I 额＝P 额U 额＝110 W 220 V＝0.5 A R 1的电阻：R 1＝U 额I 额＝220 V 0.5 A＝440 Ω 由于P ＝I 2R ，所以当S 断开时，通过R 1的实际电流：I ＝P 1R 1＝39.6 W 440 Ω＝0.3 A 此时电热器的总功率：P 总＝U 总I ＝220 V ×0.3 A ＝66 W16．把两根阻值相同的电热丝串联接入电路，烧开一壶水所用时间为t 0，若将这两根电热丝并联接入同一电路，则烧开同一壶水所需的时间为(不计热量损失)( C )A ．t 0 B.12t 0 C.14t 0 D ．2t 0 17．(2017·南阳市新野县模拟)在如图所示的电路里，R 1＝2 Ω，R 3＝6 Ω，电压表V 1的示数为3 V ，电压表V 2的示数为5 V ，那么，电阻R 2＝__4__Ω，通电10 s ，电阻R 2产生的热量为__10__J.。
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电流产生热的多少跟什么因素有关？ 做出你的猜想：
我热得发红呢！
电流？ 电阻？ 通电时间？
我怎么热不起来呢？
二、探究电热的多少跟什么因素有关
设计实验 讨论1：当—个物理量被猜测与多个因素有关,应用什么方法去研究? 答:控制变量法 讨论2：用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量（热量）? 答:转换法 电加热液体吸热,可观察升高的温度; 气体(或液体)受热膨胀,可观察膨胀的多少
人教版九年级物理第十八章《电功率》
第4节 焦耳定律
新课导入
一、电流的热效应
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生（电生热） 电流通过导体时电能转化成内能（热量）的现象叫做电流的热效应。
拓展：电流还具 有磁效应、化学效应， 它们合称为电流的三 大效应。
思考
电炉丝和导线是串联在一起的，通过电炉丝和导线的电流相同。 为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？
实验1：研究电热与电阻的关系（加热液体）
R2 10
电阻丝
R1 5
二、探究电热的多少跟什么因素有关
实验2：研究电热与电流的关系（加热空气） ①同一电路中，怎样使相等的电阻中电流不同？ ②注意看清加热电阻
加热电阻
二、探究电热的多少跟什么因素有关
实验2：研究电热与电流的关系
结论： 在电阻相同、通 电时间相同的情 况下，电阻中的 电流越大，产生 的热量越多。
用来加热
利用电热孵化器孵小鸡
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。
五、电热的利用和防范 1．电热的利用
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。
二、探究电热的多少跟什么因素有关
实验1：研究电热与电阻的关系（加热空气） ①实验设计中，怎样保证电流等大？ ②用什么仪器反映产生热量的多少？
二、探究电热的多少跟什么因素有关
实验1：研究电热与电阻的关系
结论： 在电流相同、通 电时间相同的情 况下，电阻越大， 这个电阻产生的 热量越多。
二、探究电热的多少跟什么因素有关
现象解释
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?
因为电线和电炉串联,通过它们的电流是相 等的,而电炉丝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 内电流通过电炉丝产生的热量比通过电线产 生的热量大,因此电炉丝热而电线却不热。
五、电热的利用和防范 1．电热的利用
焦耳
三、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 计算时注意统一单位，特别是时间单位为S,热量单位为J 3．单位：焦耳（J）
焦耳定律的应用
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，U R
=
36 60
V Ω
=
0.6
A
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 ×300 s
= 6 480 J
答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。
四、电能和电热的关系
1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转
化成其他形式的能量（纯电阻电路），那么电流产生的热量Q 就等 于消耗的电能W，即：Q =W =UIt =I2Rt
五、电热的利用和防范 2．电热的防范
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 有很多孔用来通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。
五、电热的利用和防范
总结
1、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。 2、公式： Q=I2Rt 。 3、探究实验的方法： 控制变量法 。 加热液体时,观察 升高的温度 ，研究方法： 转换法 。 加热气体时，观察 U形管中液面高度差 。
课本习题
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.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6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作 时的电阻。
演二示、电探热究与电电热流的的多关少系跟（什方么案因2）素有关
实验2：研究电热与电流的关系（加热液体）
电阻丝
R2 10
R2 10
三、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。
课本习题
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 6.在家庭电路中,有时导线长度不够,需要把两根连接起来,而连接处 往往比别处更容易发热,加速老化,甚至引起火灾。这是为什么?
如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
2．电风扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能： 电能 内能+机械能
非纯电阻电路：W ＞Q
想想议议
解释：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。