同學們好,這一講我們來學習焦耳定律。首先舉個例子,周末你在家偷偷的看了一會電視,突然聽到你爸爸開門的聲音,趕緊把電視關掉。可是你爸根本就不用問你,直接摸了摸電視機後面就知道你有沒有看過了,然後胖揍了你一頓,你知道這是為什麼嗎?
當我課堂上講到這裡的時候,有同學就說我把電視上放上冰塊,這樣就可以隨便看了,這學生真有才啊,不過你就不怕電視機壞了嗎?上述事例說明電視機工作時會發熱,當然還有很多用電器工作時也會發熱,甚至連製冷的電冰箱也在發熱,是不是很神奇啊?這就充分說明:電流通過有電阻的導體時,總有一部分電能轉化為內能,使得導體發熱,這就叫做電流的熱效應。那麼我們就可以思考以下幾個問題:
1、電熱絲髮熱量與哪些因素有關呢?
通過思考我們知道電熱與電流、電阻和通電時間有關。
2、電熱絲的產熱量沒法直接測量怎麼辦?
這裡就要再次用到轉換法了,電熱的多少轉化為溫度計示數的變化,這樣就能一目了然。
3、電流產生的熱量受多個因素影響,我們採用什麼探究方法呢?
這個同學們肯定都知道是控制變量法,可是如何進行探究呢?
(1)控制電流和通電時間一定時,探究電阻與電熱的關係。
這個電路非常簡單,R1>R2,因為是串聯電路就能滿足電流是相等的,在同一個電路中,也滿足時間是一樣的,這樣就達到了控制變量的目的,然後我再把電阻放入含溫度計的瓶子裡就可以了。通過觀察可以看到,R1對應的溫度計示數升高的多,可以得出結論:電流和通電時間一定時,電阻越大,產生的電熱越多。
(2)控制電阻和通電時間一定時,探究電流與電熱的關係。
因為要使電阻一樣又要使電流不同,所以設計電路如上圖所示。這是個複雜電路,既有串聯又有並聯,R1=R2,但I1>I2,恰好滿足條件。通過觀察可以看到,R1對應的溫度計示數升高的多,可以得出結論:電阻和通電時間一定時,電流越大,產生的電熱越多。
4、焦耳定律的內容是什麼呢?
這個一定要會用文字描述:電流通過導體產生的熱量與電流的平方成正比,與這段導體的電阻成正比,與通電時間成正比。
下面找個例題簡單的應用一下吧。
例題1:通過燒水壺的電流為2A,電阻為110Ω,求2min產生的熱量Q。
這個很簡單,就是幫助你熟悉公式的,直接代入求解即可,答案為Q=52800J。
例題2:吹風機接入家庭電路,U=220V,I=2A,電阻為80Ω,求2min消耗的電能W和產生的熱量Q?
解析:這個題算是比較典型的題,能夠幫助同學們去區分電功和電熱。
可以看出W>Q,也就是說電功只有一部分轉化為電熱。之前我們講過在純電阻電路中W=UIt=I2Rt的,意思就是所有的電功全部轉化為了電熱。這裡肯定有同學疑惑,明明後兩個公式都是通過歐姆定律推導出來的,為什麼卻只能純電阻電路中使用呢?這個問題就非常好,你觀察下例題2中的U、I、R三者滿足歐姆定律嗎?很顯然U不等於IR,所以歐姆定律也只適用於純電阻電路中,這一點一定要理解哦。
綜上所述,我們可以做一下總結,如下圖所示:
好了今天的課程到這裡就結束了,希望同學們能夠學有所得,如果有不會的地方可以隨時留言問我哦,夜已深了,老師也休息了,晚安同學們!