第十七章?電流做功與電功率第三節(jié)焦耳定律思考：（1）畫筆是如何在竹木上留下痕跡的？（2）在作畫的過(guò)程中發(fā)生了什么能量轉(zhuǎn)化過(guò)程？電流的熱效應(yīng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。電能內(nèi)能一、電流的熱效應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)【提出問(wèn)題】電流通過(guò)電烙鐵產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)？【進(jìn)行猜想】（1）電烙鐵剛通上電就立即能在紙上作畫嗎？我們猜想電熱與什么因素有關(guān)？

（2）電烙鐵和導(dǎo)線通過(guò)電流相同，為什么電烙鐵熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱?電熱可能與什么因素有關(guān)？（3）使用電烙鐵作畫時(shí)可以控制作畫時(shí)顏色的深淺，同樣的發(fā)熱導(dǎo)體為什么產(chǎn)生的熱量不同？發(fā)熱多少可能與什么因素有關(guān)？一、電流的熱效應(yīng)【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)方法：tRIQ與t的關(guān)系不同相同相同Q與R的關(guān)系相同不同相同Q與I的關(guān)系相同相同不同控制變量法tQRI電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量瓶?jī)?nèi)溫度升高溫度計(jì)示數(shù)變大轉(zhuǎn)換法（溫度的變化量→電熱多少）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：對(duì)同一電阻絲，在電流大小不變的情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，空氣的溫度越______，表明電流產(chǎn)生的熱量越_______。一、電流的熱效應(yīng)【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)一：探究電熱與通電時(shí)間的關(guān)系建議使用電壓6V，使用2.2Ω電阻絲高多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：通電時(shí)間越長(zhǎng)，溫度計(jì)的示數(shù)

。一、電流的熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：對(duì)同一電阻絲，在通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)的電流越大，空氣的溫度越_____，表明電流越大，產(chǎn)生的熱量越_____。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：時(shí)間一定時(shí)，電流較大時(shí)溫度計(jì)的示數(shù)變化大。高多實(shí)驗(yàn)二：探究電熱與電流的關(guān)系建議使用電壓6V，使用2.2Ω電阻絲，加熱時(shí)間建議15s一、電流的熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)三：探究電熱與電阻的關(guān)系將兩段不同阻值的電阻絲R1和R2（R1>R2）分別密封在裝有等質(zhì)量空氣的2個(gè)容器中個(gè)容器中，兩支相同的溫度計(jì)分別穿過(guò)瓶口插入容器中。請(qǐng)你依據(jù)電路圖，將兩個(gè)容器與其他器材串聯(lián)起來(lái)。建議使用電壓6V，使用5Ω、10Ω電阻絲，加熱時(shí)間建議20s一、電流的熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在通電電流大小不變，通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，空氣的溫度越___，表明電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越____。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：阻值較大的電阻R1對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)的示數(shù)變化大。高多一、電流的熱效應(yīng)【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】從實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、導(dǎo)體電阻以及通電時(shí)間有關(guān)。當(dāng)電流和電阻一定時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多。當(dāng)電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。當(dāng)電流和通電時(shí)間一定時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。二、焦耳定律想一想電烙鐵、電爐絲這類電器通電時(shí)，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？【分析】因?yàn)殡姞t絲與導(dǎo)線串聯(lián)，電流與通電時(shí)間相等，但是電爐絲的電阻遠(yuǎn)大于電線的電阻，在相同時(shí)間內(nèi)，電爐絲產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)大于導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量，所以電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱。一、電流的熱效應(yīng)在探究“影響電流熱效應(yīng)的因素”實(shí)驗(yàn)中：（1）為了探究電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，小明設(shè)計(jì)了圖甲裝置，在燒瓶?jī)?nèi)安裝一根電阻絲，并插入一支溫度計(jì)，該實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較________________，來(lái)判斷相同時(shí)間內(nèi)不同電流產(chǎn)生的熱量多少。實(shí)驗(yàn)中燒瓶?jī)?nèi)液體選擇了煤油而不是水，主要是因?yàn)槊河蚠________，吸熱升溫現(xiàn)象明顯。比熱容小溫度計(jì)升高的示數(shù)一、電流的熱效應(yīng)（2）小明先測(cè)量燒瓶?jī)?nèi)煤油的溫度后，閉合開關(guān)，通電30s再測(cè)量燒瓶?jī)?nèi)煤油的溫度，得到溫度的升高量，然后再移動(dòng)滑片改變電流大小，重復(fù)上述操作，獲得以下數(shù)據(jù)如表：由此得出：同一導(dǎo)體，_______________其產(chǎn)生的熱量越多。B串聯(lián)實(shí)驗(yàn)次數(shù)電流/A通電時(shí)間/s電阻/?升高溫度/℃10.330101.520.630106.0通電時(shí)間相同，電流越大（3）若要探究電熱與電阻的關(guān)系，可選擇圖乙中____（A/B）燒瓶中的電阻與甲圖中的燒瓶電阻_______（串聯(lián)/并聯(lián)）。ItQI2t2QI3t3Q電熱與通電時(shí)間成正比IntnQItQIt2QIt3QItnQItIt…n個(gè)It電熱與電阻成正比ItQ2It3ItnIt2III2III4Q3I3IIII9Q……電熱與電流的二次方成正比二、焦耳定律1.內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818年12月24日—1889年10月11日），出生于曼徹斯特近郊的沙弗特，英國(guó)物理學(xué)家，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。焦耳在研究熱的本質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了熱和功之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，最終發(fā)展出熱力學(xué)第一定律。他用近40年的時(shí)間做了400多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(guān)系。即焦耳定律。2.公式：

Q=I2Rt

單位：J=A2·Ω·s二、焦耳定律某電熱器接入220V的電路中正常工作時(shí)，其電阻絲的電阻為55Ω，則該電熱器在20min內(nèi)會(huì)產(chǎn)生多少熱量?電流做了多少功？根據(jù)計(jì)算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)電熱與電流做功有什么關(guān)系？二、焦耳定律電功與電熱的聯(lián)系

①純電阻電路該類電路中，電流通過(guò)用電器時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電流產(chǎn)生的熱量就等于消耗的電能，即電熱等于電功

Q熱量=W

。例如，電取暖器、電飯煲、熱水器等這些用電器工作時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生的熱量均可用下列公式計(jì)算：Q放=W總=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt二、焦耳定律②非純電阻電路在該類電路中，電流通過(guò)用電器時(shí)，電能主要轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即電熱小于電功

Q＜W。例如，電風(fēng)扇、洗衣機(jī)等。這種情況下，計(jì)算電流產(chǎn)生熱量的公式為：

Q=I2RtI表示電流，R

表示用電器（電動(dòng)機(jī)）的電阻。二、焦耳定律電流的熱量有時(shí)是有害的，應(yīng)減小。電熱對(duì)家用電器的影響例如我們的電腦在工作時(shí)，電路元件發(fā)熱，溫度升高，會(huì)影響到電腦的穩(wěn)定性，甚至燒壞電腦CPU。人們常常采用安裝散熱窗、使用微型風(fēng)扇等方法及時(shí)散熱。減小電熱的危害散熱窗微型風(fēng)扇二、焦耳定律電流具有熱效應(yīng)，學(xué)習(xí)了電流的熱效應(yīng)后，關(guān)于電熱的下列幾個(gè)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．電熱會(huì)燒毀電器元件，引發(fā)火災(zāi)，有百害而無(wú)一利B．電流通過(guò)任何用電器都或多或少地會(huì)產(chǎn)生熱量C．