新人教版九年级物理18.4焦耳定律

第十八章 第4节

焦耳定律

生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产 生。请举例说明。

一、电流的热效应

电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫 做电流的热效应。

想想议议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? 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?

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。

实验2:研究电热与电流关系R=5Ω R=5Ω I1 R=5Ω I = 2I1

I A

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。

观察实验

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 焦耳

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)

三、电能和电热关系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，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。 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

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:U 36 V I= = = 0.6 A R 60 Ω

Q = I2Rt=(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。

想想议议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。

四、电热的利用和防止1.电热的利用

利用电热孵化器孵小鸡用来加热

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。

2.电热的危害

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。