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[!--downpath--]緊接著上面提到的電功率，我們來分析一下電壓的熱效應，研究一下電壓生熱的定理：焦耳定理。
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焦耳定理
在上一節“測量小燈泡的電功率”的實驗中，我們會觀察到小燈泡不僅會發光，還會發熱。
在現實生活中，很多家電在工作時也會伴隨著熱現象的形成。 家用電器這樣使用，形成內能的原因是什么？ 這就是我們在“焦耳定理”這一節要學習的內容。
電壓熱效應
生活中，很多家用電器接通電源后，都會伴隨發熱現象。 當電壓通過導體時，電能轉化為內能。 這些現象稱為電壓熱效應。
在研究電壓的熱效應時，有一個值得思考的問題：電爐絲是通過一根導線與電路相連的，電爐絲與導線之間通過的是同一個電壓。
為什么電爐絲受熱膨脹，絲卻幾乎不發熱？ 也就是說，電壓通過導體時會形成多少熱量，與什么感應有關？
演示實驗：探索內阻對熱形成的影響
如圖所示，兩個透明容器內密封著等量的空氣，U型管內液面的變化反映了密封空氣濕度的變化。 兩個密閉容器內都有一段內阻絲，右邊容器內阻比較大。
兩個容器內的內電阻絲串聯在電源的兩端，通過兩段內電阻絲的電壓相同。 通電一定時間后，比較兩個U型管內液面的變化。 你所看到的說明了什么？
實驗表明，在相同的電壓和相同的通電時間下，內阻越大，這個內阻產生的熱量就越多。
實驗：探索電壓對熱量形成的影響
如圖所示，兩個密閉容器內的內阻是一樣的。 在其中一個容器的外部，有一個內阻與該容器內的內阻并聯，因此通過兩個容器內電阻的電壓是不同的。
在通電時間相同的情況下，觀察兩個U型管內液面的變化。 你所看到的說明了什么？
實驗結果：在相同通電時間的情況下，電壓越大，這個內阻產生的熱量就越多。
實驗：探索通電時間對熱量形成的影響
如圖所示，兩個密閉容器內的內阻是一樣的。 在其中一個容器的外部，內阻與該容器內的內阻并聯。
在不同通電時間的情況下，觀察到兩個U型管內的液面有何變化？ 你所看到的說明了什么？
實驗結果：通電時間越長，形成的熱量越多。
電壓熱效應
當電壓通過導體時，電能轉化為內能的現象稱為電壓熱效應。
各種家用電器都有導體，所以只要有用的家用電器通電了，還是會發熱。
焦耳定理
實驗表明，內阻越大，通過電壓就越大，通電時間越長，這個內阻形成的熱量就越多。
日本化學家焦耳做了很多實驗。 1840年，他首先準確地確定了電壓產生的熱量與電壓、電阻和通電時間之間的關系。 內阻與通電時間成反比。 這個定律叫做焦耳定理。
焦耳定律表達式
焦耳定理內容：電壓通過導體產生的熱量與電壓的平方成反比純電阻電路焦耳定律，與導體的內阻成反比，與通電時間成反比。 這個定律叫做焦耳定理。 焦耳定律的公式：
Q=I2Rt；
其中，Q是電壓產生的熱量，I是電壓的大小，R是家電的內阻，t是家電的使用時間。
焦耳定理表達式的推導
當電壓通過導體時，如果電能全部轉化為內能，沒有同時轉化為其他形式的能量，則電壓產生的熱量Q等于消耗的電能W，即, Q=W=Ult
然后根據歐姆定理U=IR，我們得到Q=I2Rt；
可見，當消耗的電能全部用于形成熱能時，根據電功公式和歐姆定理公式推導出的推論是符合焦耳定理的。
焦耳定理的推導
在純內阻電路中，即所有的電能都轉化為內能，同時沒有能量轉化為其他形式。
根據焦耳定理：電壓通過導體產生的熱量與電壓的平方成反比，與導體的內阻成反比，與通電時間成反比。
Q=I2RtI=U/R可以推導出Q=U2t/RQ=UIt
焦耳定理解釋電爐問題
電爐通過導線與電路相連，流過導線的電壓全部流過電爐導線，導線中的電壓等于電爐導線中的電流。
通過以上的學習，我們已經知道，電線的內阻是很小的，1m長的電纜的內阻只有百分之幾歐姆，而電爐電線的內阻可達幾十歐姆。歐姆到數百歐姆。
電爐工作時，導線發熱少，這是由于導線的內阻小所致。
電爐絲發熱較多，這是由于電爐絲內阻大所致。
最終結果：當通過的電壓相等時，電爐絲是熱的，但絲不熱。
關于焦耳定理的問題
額定電流相同的燈泡，額定功率越大，內阻越小，正常工作時單位時間發熱量也越大。 而根據焦耳定理，內阻越大，單位時間內產生的熱量就越多。 兩者其實是矛盾的，這是怎么回事？
使用和避免電熱
可以使用電加熱，但有時也是有害的。
電暖氣的幫助：飲水機、電飯鍋、電熨斗等。
避免電能：電視后蓋上有很多散熱孔。 筆記本在運行時，需要外接一個大風扇來給主要部件散熱。
如果過多的電熱不能及時散發，也會造成很多安全隱患。 對于產生大量熱量的數據中心，使用昂貴的電散熱器是負擔不起的。 谷歌2014年開始籌建的海底數據中心名為“ ”，名字來源于馬薩諸塞州的地名。 該項目將數據中心建設在海底，在數據運行的同時利用流動的海水為設備散熱。
《焦耳定理》基礎知識鞏固題
1、電壓通過導體產生的熱量與電壓成反比，與導體內阻成正比，與通電時間成正比。 這個定律叫做焦耳定理，反映了能量轉換的規律。 它的物理表現是。
2、當電壓通過導體時，如果電能全部轉化為內能，則可根據公式推導出焦耳定理并進行推導。
3、電加熱器通過的電壓為2A，每分鐘產生的熱量為2.4×103J，故此電加熱器的發熱功率為W，工作時的電流為V，電加熱器的內阻為歐姆。
4、將電阻為R的電熱絲接入一定電源，t分鐘內燒開一鍋水，此時將電阻為4R的電熱絲接入原電源，燒開一鍋水，所需時間變為分鐘。 （假設電熱絲發出的熱量全部被水吸收）
5、同事想自制一個電烙鐵。 當在220V的額定電流下工作時每分鐘放出的熱量，他應該選擇內阻為Ω的電阻絲。 電烙鐵的額定功率為W。
6、將相同寬度和截面積的銅線和鐵線串聯起來，通電后流過它們的電壓和同時形成的熱量就是電壓和熱量。 （相同或不同）
7、兩個內阻R1=2R2，如果串聯再接入電路，同時形成的熱量之比為； 如果它們并聯連接到電路中，同時形成的熱量之比為。
8、三個內阻分別為R1、R2、R3。 它們的電阻比為1:2:3。 它們串聯后，同時產生的熱量之比為 。 它們并聯后純電阻電路焦耳定律，同時產生的熱量之比為。
9、有兩根電阻相同的電熱絲，串聯起來接上電源，燒一壺水，10分鐘水就可以燒開。 如果將它們并聯起來，接在同一個電源上加熱同一壺水，那么min可以將水燒開。 （不包括加熱過程中的熱損失）
10、串聯電路中，發熱最快的部分是。
A.電壓的最大部分
B. 目前的最大部分
C. 內阻最小的部分
D.溫度最低的部分
《焦耳定理》基礎知識鞏固題答案
1.二次正電中Q=I2Rt
2.U2t/RUIt
3.
4.4噸
5.161.3300
6.相同但不同
7.2:11:2
8.1:2:36:3:2
9.2.5
10.乙