15.4 探究電流的熱效應與電阻的關系 教學目標： 1.了解電流的熱效應及其在生活、生產中的應用。 2.了解焦耳定律，能夠利用焦耳定律進行簡單的計算。 教學重點：探索電流的熱效應，并從電流功公式推導出焦耳定律。 教學難點：理解焦耳定律。 （1）燈泡發光一段時間后，用手觸摸燈泡感覺如何？ 為什么？ （2）電風扇使用一段時間后，用手觸摸電機部分感覺如何？ 為什么？ 答：熱。 是電流的熱效應。 當有問題的燈泡連接到電路時，相同的電流流過燈泡和電線，燈泡和電線都會發熱。 然而，事實上，燈泡很熱，電線產生的熱量并不明顯。 這是為什么？ 為什么熱或不熱？ 著火！ 為什么？ 在家庭電路中使用功率過大的電器可能會引起火災。 為什么是這樣？ 手燙 手不燙 在家庭電路中使用功率過大的電器可能會引起火災。 當燈泡連接到電路時，相同的電流流過燈泡和電線，燈泡和電線都會發熱。 然而，燈泡實際上很熱，以至于會發光，而電線產生的熱量并不明顯。 要解釋以上兩種現象，我們必須研究：電流產生的熱量與哪些因素有關？ 1.電流熱效應與電阻的關系 電流熱效應與電阻的關系實驗 實驗設備 實驗目的 研究電流通過導體時產生熱量的相關因素 實驗原理 當電流通過電阻時電線上，電流產生的熱量改變了瓶中煤油的溫度，隨著其上升和體積膨脹，與軟木塞上方相同高度的液柱將逐漸上升。
電流產生的熱量越多，液位就會上升得越高。 我們可以通過管內液面上升的高度來比較電流產生的熱量。 電源、開關、燒瓶、電流表、滑動變阻器、導管、適量煤油和足夠的電線。 兩個相同的燒瓶充滿煤油。 分別放入不同阻值的電阻絲。 通電后，導管內的煤油上升。 1、P=IU U=IRP=IU=I×IR=I2R 電流相同時，電能轉化為熱能時的功率與導體的電阻成正比。 即：電流相同時，電阻較大的導體在一定時間內產生的熱量較多。 結論： 2、P=UII=結論：在相同電壓下，電能轉化為熱能時的功率與導體的電阻成反比。 即：電壓相同時物理學家倍曼，電阻較大的導體在一定時間內產生的熱量較少。 P=在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產生的熱量越多。 在電壓和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產生的熱量越少。 12 實驗總結為：當電流相等時，一定時間內導體產生的熱量與電阻成正比。 即：當電壓相等時，一定時間內導體產生的熱量與電阻成反比。 1、內容：電流通過導體產生的熱量與電流的平方成正比，與導體的電阻成正比，與通電時間成正比。 2、公式：Q=I2Rt3。 單位：I-安培、R-歐姆、t-秒、Q-焦耳。 注意：熱量與電流的平方成正比。 如果通過電器的電流增加到3倍，則其產生的熱量增加到9倍。
英國物理學家焦耳進行了大量實驗，于1840年首先準確確定了電流產生的熱量與電流、電阻和通電時間之間的關系，這就是焦耳定律。 2、電流熱效應的應用與控制焦耳于1818年12月24日出生于英國曼徹斯特。他的父親是一家啤酒廠老板。 焦耳從小就跟隨父親參加釀酒工作。 他沒有受過正規教育。 年輕時，焦耳在別人的介紹下結識了著名化學家道爾頓。 道爾頓給予焦耳熱情的教導。 焦耳虛心地向他學習數學、哲學和化學。 這些知識為焦耳后來的研究奠定了理論基礎。 1840年，焦耳將環形線圈放入盛有水的試管中，測量不同電流和電阻下的水溫。 通過這個實驗物理學家倍曼，他發現導體在一定時間內發出的熱量與導體的電阻和電流的平方的乘積成正比。 四年后，俄羅斯物理學家楞次發表了大量實驗結果，進一步驗證了焦耳關于電流熱效應結論的正確性。 因此，該定律稱為焦耳-楞次定律。 焦耳活到了七十一歲。 焦耳于1889年10月11日在索福特去世。為了紀念焦耳，后人將功和能量的單位定為焦耳。 從電功率公式和歐姆定律推導出焦耳定律。 非純電阻電路：W總計>Q（W總計=Uit=W外+Q）Q=W=UIt=I2Rt 根據歐姆定律U=IR且W=UIt。 如果電流所做的功全部用于產生熱量，則Q = W 注：焦耳定律適用于任何電器的熱量計算。 Q =W= Pt =UIt =I2Rt=t 也可用于計算僅具有電流熱效應的電路的熱量。 純電阻電路：（僅存在電流熱效應）W總計=Q放電=Pt=UIt=t=I2Rt 根據焦耳定律可知，日常生活中電器工作時，會產生電熱。 如何合理使用電熱并防止電熱造成的損壞？ 有什么危害？2. 電流熱效應的應用與控制 電熱的利用與預防