焦耳定律
第十八章 第４节
上周六，我们班刘炜琨同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。 可是爸爸 后就发现，刘炜琨刚看过电视。
生活中的物理
用手一摸电视机后盖
谁知道他爸是根据什么道理判定的吗？
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
电热器
水用管状电热器
热水器
饮水机
电熨斗
电烤箱
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
一、电流的热效应
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?
　　电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
电阻丝
结论：
在电流、通电时间相同时，阻值 大 的电阻产生的热量多。
探究一：产热多少与电阻大小的关系
实验验证
电阻丝
结论：
在电流、电阻相同时，通电时间 长 的产生的热量多。
探究二：产热多少与通电时间的关系
实验验证
电阻丝
结论：
在通电时间、电阻相同时，电流越 大 的产生的热量多。
探究三：产热多少与电流大小的关系
实验验证
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
实验1：研究电热与电阻关系
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
实验2：研究电热与电流关系
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
焦 耳
1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
　　2．公式：Q = I2Rt 
　　3．单位：焦耳（J）
二、焦耳定律
1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
　　Q = W = UIt = I2Rt
　　如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
W＞Q热
三、电能和电热关系
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。
解:
例题
额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?
答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
1．电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
四、电热的利用和防止
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。
2．电热的危害
我们知道P=I2R，你能用它解释下面的问题吗？
电炉丝接入电路中时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝串联的导线却几乎不发热。这是为什么?
问题1：
因为电炉丝与导线是串联，根据P=I2R可知：通过电炉丝和导线的电流相等，电炉丝比导线电阻大，所以电炉丝产生的热量多。因此电炉丝热得发红，而导线不热。
为什么接在家庭电路中的灯泡，100W的要比15W的亮得多？
问题2：
在上节课，我们知道 ，你能用它解释下面的问题吗？
电动机
1.能量转化：
电能 = 机械能 + 内能
2.总功（电能）：
W总=UIt
3.有用功（机械能）：
W有=Gh
4.额外功（内能、热量）：
1. 有一台直流电动机在220V的电压下工作时，电流为35A。用它匀速提升质量为1400kg的货物，在2s内提升了1m。设电动机输出的能量全部用来提升货物。问：
1）2s内电动机对货物做了多少功？　 2）这期间电动机的效率是多少？
3）电动机消耗的电能转化成了哪些形式的能量？
典型例题
2. 在学了电学知识后，小明与同学合作组装了一个如图所示的实验装置，他想通过该实验测算小电动机提升重物的效率。当他闭合开关后，通过调整实验装置，使钩码在10s内匀速上升了0.6m，并观察到电压表和电流表的示数分别为3V和0.2Ａ。已知钩码的质量为50g，求：
⑴电动机在钩码匀速上升的10s内消耗的电能。
⑵在钩码匀速上升的过程中，电动机提升钩码的效率为多少？
典型例题
3. 如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看．它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：
（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少，
（2）已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt（其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4Ω，则线圈每分钟产生的热量是多少?
（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少?
典型例题