第十八章 第４节
焦耳定律
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产 生。请举例说明。
1、电流的热效应
（1）概念：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。
想想议议
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?
演示实验
2、（1）高温档 （2）中温档 （3）低温档
解：(1)当S旋到b挡位时，电热水龙头处于温水挡，则通电10秒 电流产生的热量：
U 2 (220v)2
Qb
＝
Wb
＝
R1
t＝
×10 s＝1.1×104 J
44W
(2)当S旋到c挡位时，电热水龙头处于热水挡，
由P＝U 2 可得，此时发热电阻的总阻值R＝ U 2 ＝ (220V )2 ＝24.2 Ω
QU2 t R
电热水器、电饭锅、电熨斗
加热电阻R1、R2（或加热电阻丝R1、R2）连接
方式：U=220V不变 1、（1）保温：串联
（2）加热: 并联
QU2 t R
2、（1）高温档：并联
（2）中温档：电路中只有一个电阻
（3）低温档：串联
2、（1）高温档 （2）中温档 （3）低温档
例题．(北海中考)在厨房里安装如图甲所示俗称“小厨宝”的 电热水龙头，使用起来非常方便，旋转手柄S可处于冷水挡a、 温水挡b或热水挡c，它的简要工作电路如图乙所示，虚线方框 内有“小厨宝”的两个发热电阻(未画出)，温水挡的发热电阻 R1＝44 Ω，电源电压为220 V. (1)当S旋到b挡位时，求通电10秒电流产生的热量． (2)当S旋到c挡位时，水龙头的电功率 为2 000 W，求此时发热电阻的总阻值． (3)请你在虚线方框内画出发热电阻的 电路，并连接到相应的挡位和“d”点．
Q I 2Rt U 2 t R
4.电热的利用和防止
（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。
1、（1）保温（2）加热
• 例题．(成都中考)某款迷你电饭煲有加热和 保温两挡．其电路如图所示．已知R1＝88 Ω，R2＝2 112 Ω.开关S置于_2___(填“1”或 “2”)时是保温挡，保温10 min产生的热量 是__1_.3_2×104 J.
Q = W = UIt = I2Rt 如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
（2）当电风扇工作时，消耗的电能主要转化 为电机的机械能：
电能 内能+机械能
W＞Q热
例题
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?
解:
I=
U R
=
36 60
V Ω
=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.6
A
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
比较U形管中液面高度的变化（即液面的高度差）。 （3）结论：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
R=5Ω I
A
R=5Ω
I1
R=5 Ω
I = 2I1
（1）如何改变通过电阻的电流？并联一个电阻
（2）如何比较电阻产生热量的多少？
比较U形管中液面的高度的变化。
焦耳
2.焦耳定律
（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 适用于一切电路 （3）单位：焦耳（J）
3.电能和电热关系
（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
（3）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。
= 6 480 J
答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。
想想议议
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。
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
*实验方法：转换法
U形管中液 面高度的变 化反映密闭 空气温度的 变化
实验装置
U形管中液 面高度差反 映通电导体 产生热量的 多少
实验1：研究电热与电阻关系
方法：控制变量法 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω
A
（1）R1、R2串联的目的： 控制通过R1、R2的电流相等 （2）如何比较电阻产生热量的多少？
P
P 1000W
(3)由题意可知，当S旋到b挡位时，电路为R1的简单电路，当S旋 到c挡位时，R1与R2并联，如图所示
（2）电热的危害 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。
课堂小结
焦耳定律 的实验和
内容
电热的利 用和危害