焦耳定律内容和公式(10分钟轻松搞定焦耳定律)

更新时间:2024-10-31 09:32:51

同学们好,这一讲我们来学习焦耳定律。首先举个例子,周末你在家偷偷的看了一会电视,突然听到你爸爸开门的声音,赶紧把电视关掉。可是你爸根本就不用问你,直接摸了摸电视机后面就知道你有没有看过了,然后胖揍了你一顿,你知道这是为什么吗?

老式电视机

当我课堂上讲到这里的时候,有同学就说我把电视上放上冰块,这样就可以随便看了,这学生真有才啊,不过你就不怕电视机坏了吗?上述事例说明电视机工作时会发热,当然还有很多用电器工作时也会发热,甚至连制冷的电冰箱也在发热,是不是很神奇啊?这就充分说明:电流通过有电阻的导体时,总有一部分电能转化为内能,使得导体发热,这就叫做电流的热效应。那么我们就可以思考以下几个问题:

思考

1、电热丝发热量与哪些因素有关呢?

通过思考我们知道电热与电流、电阻和通电时间有关。

2、电热丝的产热量没法直接测量怎么办?

这里就要再次用到转换法了,电热的多少转化为温度计示数的变化,这样就能一目了然。

3、电流产生的热量受多个因素影响,我们采用什么探究方法呢?

这个同学们肯定都知道是控制变量法,可是如何进行探究呢?

(1)控制电流和通电时间一定时,探究电阻与电热的关系。

电路图

这个电路非常简单,R1>R2,因为是串联电路就能满足电流是相等的,在同一个电路中,也满足时间是一样的,这样就达到了控制变量的目的,然后我再把电阻放入含温度计的瓶子里就可以了。通过观察可以看到,R1对应的温度计示数升高的多,可以得出结论:电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的电热越多。

(2)控制电阻和通电时间一定时,探究电流与电热的关系。

电路图

因为要使电阻一样又要使电流不同,所以设计电路如上图所示。这是个复杂电路,既有串联又有并联,R1=R2,但I1>I2,恰好满足条件。通过观察可以看到,R1对应的温度计示数升高的多,可以得出结论:电阻和通电时间一定时,电流越大,产生的电热越多。

4、焦耳定律的内容是什么呢?

这个一定要会用文字描述:电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比,与这段导体的电阻成正比,与通电时间成正比。

焦耳定律公式

下面找个例题简单的应用一下吧。

例题1:通过烧水壶的电流为2A,电阻为110Ω,求2min产生的热量Q。

这个很简单,就是帮助你熟悉公式的,直接代入求解即可,答案为Q=52800J。

计算式

例题2:吹风机接入家庭电路,U=220V,I=2A,电阻为80Ω,求2min消耗的电能W和产生的热量Q?

解析:这个题算是比较典型的题,能够帮助同学们去区分电功和电热。

计算式

可以看出W>Q,也就是说电功只有一部分转化为电热。之前我们讲过在纯电阻电路中W=UIt=I2Rt的,意思就是所有的电功全部转化为了电热。这里肯定有同学疑惑,明明后两个公式都是通过欧姆定律推导出来的,为什么却只能纯电阻电路中使用呢?这个问题就非常好,你观察下例题2中的U、I、R三者满足欧姆定律吗?很显然U不等于IR,所以欧姆定律也只适用于纯电阻电路中,这一点一定要理解哦。

综上所述,我们可以做一下总结,如下图所示:


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