焦耳定律讲义

知识点一：电流的热效应

1.定义：电流通过导体时，电能要转化为热能，这个现象叫电流的热效应。

利用电流的热效应工作的电器叫作电热器

实验探究：影响电热大小的因素

设计并进行实验：采用控制变量法，分别探究各因素的影响。

（1）探究电流产生的热量与电阻的关系

如图所示，在两个透明容器中封闭着等量的空气，容器分别连着U

型管的一端；没有加热时，U型管中液面是相平的。两密闭容器中各有

一段电阻丝，且右边容器中的电阻比较大。当通电时，电阻丝发热，加

热容器中的空气，空气受热膨胀，U型管中液面高度会发生变化，U型

管中液面高度的变化反映了密闭空气温度的变化。

将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两电阻丝的电流相等。通电一定时间后，比较两个U型管中液面高度的变化，发现于右边容器想通的U型管中液面高度的变化更大些。

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。

（2）探究电流产生的热量与电流的关系

如图，两个密闭容器中的电阻丝阻值均是5Ω，在右侧的容器的外部，将

一个5Ω的电阻与这个容器中的电阻并联，因此通过左侧容器中电阻丝的电流

大于右侧容器中电阻丝的电流。在通电时间相同的情况下，观察两个U型管中

液面高度的变化，发现左侧U型管中液面高度的变化更大一些。

结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，

这个电阻产生的热量越多。

（3）探究电流产生的热量与通电时间的关系

将这套装置接到电源两端，在通电过程中，只观察左侧U型管中液面高度的变化，发

现随着通电时间的增加，U型管中液面高度的变化逐渐变大。

注意：第一次实验中，5Ω和10Ω的电阻串联，目的是控制电流和通电时间相同。第

二次实验中控制电阻和通电时间相同，两次实验均用到控制变量法。

本实验中将电阻丝产生的热量通过U型管中液面高度的变化显示出来，运用了转换法。

实验中应使两容器密闭，不能漏气。

练习：

1.在如图所示的家用电器中，没有用到电流的热效应的是()

2.【中考·扬州】电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是( )

A．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流 B．导线的绝热皮隔热

C．导线散热比电阻丝快 D．导线的电阻远小于电阻丝的电阻

3.【中考·河南】用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体，甲比乙的横截面积大，如图所示，将它们串联在电路中，通电一段时间后，比

较甲、乙两导体升高的温度，下列判断正确的是( )

A．甲导体的温度升高得多 B．乙导体的温度升高得多

C．甲、乙两导体升高的温度相同 D．条件不足，无法判断

4.【中考·金华】夏天来临，为了避免蚊虫的侵扰，许多家庭都会使用电热灭蚊器，如图所示的是某品牌电热灭蚊器的简化电路，电热灭蚊器是根据________________原理制成的。

知识点二：焦耳定律

（1）定义：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。这个规律叫做焦耳定律。

（2）公式：Q =I²Rt

（3）单位：焦耳J

（4）

（5）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也可用Q =W = U It = Pt = U2/R t来计算热量.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，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W ，即Q = W = UIt = I2Rt (如：电暖器，电饭锅，电炉子等)此时：Q = W = Pt = UIt =

R

U

2

当电扇工作

时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：电能 =内能+机械能W ＞Q 热 练习：

1.【中考·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( )

A ．UIt B.2

U t R

C ．I 2Rt

D ．前面三个都可能

2.[兰州]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 ＝I 2Rt 可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多 B ．根据Q ＝2

U R t 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 ＝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

3.【中考·泰州】小明用如图装置探究电流产生的热量与电流的关系，锥形瓶内装有200 g 煤油，他先闭合开关，调节滑片P 使电流表示数为0.5 A ，记录到5分钟内温度计示数升高了5 ℃，则煤油吸收的热量为________J ，接着他调节滑片P 使电流表示数发生改变，观察并记录________温度计示数的变化，对比前后数据，可初步得到结论。利用该装置还可以探究电流产生的热量与________的关系。[c 煤油＝2.1×103 J/(kg ·℃)]

4.如图所示，电源电压保持6 V 不变，电阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，闭合开关S ，通电30 s ，则电阻R1产生的热量为________J 。

5.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5 A 的电流时，每分钟可产生

6.6× l04J 的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。

6.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？

7.一只额定功率是450W的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？

8.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？

知识点三：电热的利用和防止

电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体.

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。

电热有利的一面：取暖、加热食物等

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。

电热有害的一面：轻则用电器烧坏；重则引发火灾。

减小电热产生的危害：

1.减小电阻（更换导线）

2.加快散热（散热孔、散热片、散热风扇等）