15.4 探究電流的熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系 教學(xué)目標(biāo)： 1.了解電流的熱效應(yīng)及其在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。 2.了解焦耳定律，能夠利用焦耳定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。 教學(xué)重點(diǎn)：探索電流的熱效應(yīng)，并從電流功公式推導(dǎo)出焦耳定律。 教學(xué)難點(diǎn)：理解焦耳定律。 （1）燈泡發(fā)光一段時(shí)間后，用手觸摸燈泡感覺如何？ 為什么？ （2）電風(fēng)扇使用一段時(shí)間后，用手觸摸電機(jī)部分感覺如何？ 為什么？ 答：熱。 是電流的熱效應(yīng)。 當(dāng)有問題的燈泡連接到電路時(shí)，相同的電流流過燈泡和電線，燈泡和電線都會(huì)發(fā)熱。 然而，事實(shí)上，燈泡很熱，電線產(chǎn)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(huì)引起火災(zāi)。 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(huì)引起火災(zāi)。 當(dāng)燈泡連接到電路時(shí)，相同的電流流過燈泡和電線，燈泡和電線都會(huì)發(fā)熱。 然而，燈泡實(shí)際上很熱，以至于會(huì)發(fā)光，而電線產(chǎn)生的熱量并不明顯。 要解釋以上兩種現(xiàn)象，我們必須研究：電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)？ 1.電流熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系 電流熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的相關(guān)因素 實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)電流通過電阻時(shí)電線上，電流產(chǎn)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(chǎn)生的熱量越多，液位就會(huì)上升得越高。 我們可以通過管內(nèi)液面上升的高度來比較電流產(chǎn)生的熱量。 電源、開關(guān)、燒瓶、電流表、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)管、適量煤油和足夠的電線。 兩個(gè)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(dǎo)管內(nèi)的煤油上升。 1、P=IU U=IRP=IU=I×IR=I2R 電流相同時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為熱能時(shí)的功率與導(dǎo)體的電阻成正比。 即：電流相同時(shí)，電阻較大的導(dǎo)體在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較多。 結(jié)論： 2、P=UII=結(jié)論：在相同電壓下，電能轉(zhuǎn)化為熱能時(shí)的功率與導(dǎo)體的電阻成反比。 即：電壓相同時(shí)物理學(xué)家倍曼，電阻較大的導(dǎo)體在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較少。 P=在通電電流和通電時(shí)間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 在電壓和通電時(shí)間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越少。 12 實(shí)驗(yàn)總結(jié)為：當(dāng)電流相等時(shí)，一定時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻成正比。 即：當(dāng)電壓相等時(shí)，一定時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻成反比。 1、內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，與導(dǎo)體的電阻成正比，與通電時(shí)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(chǎn)生的熱量增加到9倍。
英國(guó)物理學(xué)家焦耳進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，于1840年首先準(zhǔn)確確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間之間的關(guān)系，這就是焦耳定律。 2、電流熱效應(yīng)的應(yīng)用與控制焦耳于1818年12月24日出生于英國(guó)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(guī)教育。 年輕時(shí)，焦耳在別人的介紹下結(jié)識(shí)了著名化學(xué)家道爾頓。 道爾頓給予焦耳熱情的教導(dǎo)。 焦耳虛心地向他學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、哲學(xué)和化學(xué)。 這些知識(shí)為焦耳后來的研究奠定了理論基礎(chǔ)。 1840年，焦耳將環(huán)形線圈放入盛有水的試管中，測(cè)量不同電流和電阻下的水溫。 通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家倍曼，他發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)出的熱量與導(dǎo)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(xué)家楞次發(fā)表了大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證了焦耳關(guān)于電流熱效應(yīng)結(jié)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(jì)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(dǎo)出焦耳定律。 非純電阻電路：W總計(jì)>Q（W總計(jì)=Uit=W外+Q）Q=W=UIt=I2Rt 根據(jù)歐姆定律U=IR且W=UIt。 如果電流所做的功全部用于產(chǎn)生熱量，則Q = W 注：焦耳定律適用于任何電器的熱量計(jì)算。 Q =W= Pt =UIt =I2Rt=t 也可用于計(jì)算僅具有電流熱效應(yīng)的電路的熱量。 純電阻電路：（僅存在電流熱效應(yīng)）W總計(jì)=Q放電=Pt=UIt=t=I2Rt 根據(jù)焦耳定律可知，日常生活中電器工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)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(yīng)的應(yīng)用與控制 電熱的利用與預(yù)防