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十五章電功和電熱二、焦耳定律與電流的熱效應

更新時間:2025-06-13

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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。KDA物理好資源網(原物理ok網)

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。KDA物理好資源網(原物理ok網)

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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。KDA物理好資源網(原物理ok網)

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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:。KDA物理好資源網(原物理ok網)

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