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焦耳定律

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焦耳定律

焦耳定律

上一节《测量小灯泡的电功率》的实验中,我们会观察到小灯泡除了发光外,还发热。在实际生活中,很多用电器在工作时也都伴随着热现象的产生。那么用电器产生的内能,与哪些因素有关呢?这便是我们本节《焦耳定律》要学习的内容。

演示实验:电流热效应的演示

如图所示,

电流的热效应

当电流通过导体时,电能转化成内能的现象,叫做电流的热效应。

各种用电器都有导体,所以只要有用电器通电,就会发热。

焦耳定律

英国物理学家焦耳通过大量实验,在1840年最先精准确定了电流热效应的计算方法:

电流通过导体产生的热量,跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。焦耳定律的公式:

Q=I2Rt;

其中,Q为电流产生的热量,I为电流的大小,R为用电器的电阻。

在串联电路中,电流处处相等,因此用电器的电阻越大,在同样的时间内产生的热量就越多。

电炉在工作时,导线发热少,这是因为导线的电阻小。

而电炉丝发热多,这是因为电炉丝的电阻大。

电热的利用与防止

电热可以利用,但有时也有危害。

电热的利用:热水器、电饭锅、电熨斗等等。

电能的防止:电视机后盖有很多散热孔,电脑运行时需要利用小型内置风扇为主要部件吹风散热。

如果过多的电热不能及时散失,就会产生许多安全隐患。对于大量产热的数据中心,用高昂的电能散热也不划算。2014年微软开始筹备的海底数据中心名为“纳提克项目”,名字来源于马萨诸塞州的地名。该项目把数据中心建在海底,利用流动的海水来为数据运行时的设备散热。

《焦耳定律》基础知识巩固题

1、电流通过导体产生的热量跟电流的       成正比,跟导体的电阻成       比,跟通电时间成       比,这个规律叫焦耳定律,它反映       能转化为       能的规律,它的数学表达式为       

2、在电流通过导体时,如果电能全部转化成内能,那么焦耳定律可根据公式              推导出来。

3、一只电热器通过的电流是2A,每分钟可产生热量是2.4×103J,那么这个电热器的热功率是       W,工作时的电压是       V,电热器的电阻值是       Ω。

4、阻值为R的电热丝,接到某电源上,在t分钟内,将一壶水烧开,现将阻值为4R的电热丝仍接到原来的电源上,将这壶水烧开,所需时间变为       分钟。(设电热丝放出的热量全被水吸收)

5、某同学要自制一个电烙铁,要求在220V的额定电压下工作时,每分钟放出18000J的热量,则应选择电阻为       Ω的电阻丝,电烙铁的额定功率是       W。

6、把长度和横截面积相同的铜丝和铁丝串联起来,通电后流过它们的电流和在相同时间产生的热量是电流       ,热量       。(相同或不同)

7、两只电阻R1=2R2,把它们串联起来后接入电路中,相同时间内产生的热量之比是      ;若把它们并联后接入电路中,在相同时间内产生的热量之比是       

8、三个电阻分别是R1、R2和R3,他们阻值之比为1:2:3,则把它们串联后,相同时间产生热量之比为       ,把它们并联后,相同时间产生热量之比为       

9、有两个阻值相同的电热丝,将它们串联后接入一电源加热一壶水,10min可把水烧开,若将它们并联后接入同一电源,加热同一壶水,则       min可将水烧开。(不计加热过程中的热量损耗)

10、串联电路中,发热最快的部分是       。A电流最大部分B电压最大部分C电阻最小部分D温度最低部分

《焦耳定律》基础知识巩固题答案

1、二次方   正   正   电   内   Q=I2Rt

2、U2t/R   UIt

3、40   20   10

4、4t

5、161.3   300

6、相同   不同

7、2:1   1:2

8、1:2:3   2:3:6

9、2.5

10、B

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