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[!--downpath--]第十五章電能與電熱二、焦耳定理和電壓的熱效應知識點一：焦耳定理一、焦耳定理：電壓通過導體產生的熱量與電壓的平方成反比，與電壓的平方成反比導體的內阻，與通電時間成反比。 2、單位：焦耳，簡稱焦耳，用J表示。 3、計算公式：（適用于所有電路） 4、推導公式： （1）對于純內阻電路，可推導：（所有電能為轉化為內能） (2) 串聯電路常用公式： ； 熱量與內阻成反比：； 并聯電路常用公式：； 熱量與內阻成正比：； (3)不管家用電器是串聯還是并聯，估算一定時間內形成的總熱量，常用公式：； 知識點二：電壓的熱效應 1、電流的熱效應：電壓通過導體時，導體會發熱。 這些現象稱為電壓熱效應。 2、電加熱器：利用電壓將電能轉化為內能做功的裝置，又稱電加熱器。 如家里的電熱水器、電熨斗、電烤箱、電飯煲等，它們在工作時，都將電能全部轉化為內能。 (1)原理：焦耳定理 (2)組成：電加熱器的主要部件是發熱體，它由高電阻、高熔點的合金制成； (3)優點：清潔衛生無污染，熱效率高，便于控制和調節體溫； 缺點：電壓大，容易燒電路。 知識點三：影響電暖器工作效率的激勵因素 1、如何研究電暖器產生的熱量與電流大小的關系？ （當兩個電阻值串聯時，可以保證通過它們的電壓和時間相同） 2、如何研究電加熱器產生的熱量與電壓的關系？ （當兩個內阻并聯時，可以保證通過它們的電流和時間相同） 【實驗推論】結論1：當兩個家用電器串聯時，家用電器的內阻越大電器，同一時間段內產生的熱量越多。
推論2：當兩個家用電器并聯時，同時，家用電器的內阻越小焦耳定律及電熱綜合計算，產生的熱量就越多。 （注意電壓范圍） 推論3：無論串聯還是并聯，在相同條件下，通電時間越長，家用電器發熱越多。 知識點四：焦耳定理的實際應用 1、在任何情況下選擇不同的公式進行估算會更容易。 例：在串聯電路中，用公式比較實際功率和相關估算比較方便，即內阻越大，功率越大。 在并聯電路中用公式比較實際功率大小和相關估算比較方便。 2、對于純內阻電路，如電燈、電烙鐵等電路焦耳定律及電熱綜合計算，電壓功全部轉化為內能。 也就是說，此時用公式：來估計結果是一樣的。 3、對于非純內阻電路，如：筆記本電腦、電視機、電動吊扇等，電壓所做的功都會轉化為內能和其他形式的能量。 在電機工作的電路中，加在電機兩端的電流為U，通過的電壓為I，電機的線圈也有一定的內阻R，則此時電壓做功時間為 ，但電壓所做的功并沒有完全轉化為內能，大部分轉化為機械能，但通過線圈內阻R的電壓仍然使線圈發熱，所以發熱由它構成，但此時，對這個電路來說： 【鞏固訓練】例一：如圖A所示，小燈泡L的電壓和內阻R隨電流變化，將它們連接到按照圖B的電路，只閉合開關S，小燈泡的實際功率為1W； 然后合上開關S1，電壓表示數變化A，此時電路消耗的總功率為W。
例2：小明和小紅想用圖中所示的裝置來探究“導體產生的熱量與內阻的關系”。 兩瓶煤油都暴露在一根金屬絲上。 燒杯A中的金屬絲為內阻較小的銅絲。 燒杯B中的金屬絲為鈷鉻合金絲，內阻較大。 溫度計顯示煤油的濕度。 (1) 兩個燒杯中所裝煤油的質量要控制，不僅要控制質量，還要控制化學量； (2)小紅問小明，“水好取，何不用水代替煤油”。 對于這個問題，小明和小伙伴們給出了以下四個答案，你認為比較合理的是：() A.因為煤油有顏色，所以很容易看到 B.因為煤油的發熱量比較大 C.因為煤油密度D比較小，由于煤油的比熱容比較小(3)，請用筆畫代替電線幫他完成電路連接：（需要P向右移動，電路中的電流變小),則滑塊P在開關閉合(右)前最(左/右)端； (4)電壓產生的熱量不易直接檢測。 小明和小紅用觀察來說明電壓產生了多少熱量。 能用直接觀測到的量來表示不易直接觀測到的量的方法稱為“換算法”。 如果是為了這個實驗，你有什么創造性的方法來顯示電壓產生的熱量嗎？ 如果沒有，你可以再列出來 舉一個“變換法”在數學探究中的使用的反例： 。 （只答一個） （5）在實驗過程中，小明和小紅發現燒杯B中的濕度計讀數迅速下降。
這表明：在相同的電壓和通電時間下，導體的電阻值會產生更多的熱量。 例3：朋友在學習“探究電壓熱效應的成因”時發現，用內阻絲加熱煤油時，觀察濕度計讀數變化的過程需要很長時間。 為了縮短實驗時間，他們提出了以下改進構想： 構想一：用水代替煤油進行實驗； 構想二：通過加熱空氣進行實驗。 (1) 經過討論，他們判斷構想一是錯誤的。 您認為他們的判斷基于什么：。