焦耳定律
英国物理学家焦耳做了大量实验,于1840年确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系:电流通过导体时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,用公式表示为:Q=I2Rt.
解答:解:焦耳定律的内容是: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,用公式表示为:Q=I2Rt.
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
电暖器和电熨斗等在接通电源后会迅速变热,智能手机和电脑如果连续使用时间较长也会逐渐变热。这些热能是流经电器内部的电流所携带的一部分电能转变而来的。
电流通过电阻时可以产生热量,这是英国物理学家詹姆斯·焦耳发现的,因此,这种热量被称为“焦耳热”。
焦耳终生独立地开展研究工作。他将自家的酿酒工坊改造成实验室,在这里开展热力学实验。焦耳通过向泡在水中的导线通电,成功地推导出电流与产生热量的关系,并在1840年发表了论文。
我们可以用镍镉合金线来还原焦耳所做的实验。首先,将镍铬合金线放入水中,镍铬合金是由镍元素和铬元素混合制成的具有高电阻特性(电流不易通过)的合金。然后,在合金线中通上电流,同时用温度计测量水温。一边不断改变电流和电阻的大小,一边反复进行实验测量,就可以推导出电流和电阻的大小与产生的热量之间的关系。
根据焦耳推导出的 “焦耳定律”,电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比。也就是说,电流和电阻的值越大,产生的热量(焦耳热)就越多。
电熨斗特意采用电阻率较大的材料来传导电流,以此产生较多的热量。而智能手机在处理庞大数据时,必然要通过大量电流,使用中就会发热。
为什么电流通过时会产生热量呢?因为物质本身具有的温度来源于原子振动的幅度,温度越高的物质,其原子振动得越剧烈。例如,当电流流经导线时,导线中的大量电子处于移动状态。此时,电子就会与构成导线的原子发生“冲撞”,而这样的“冲撞”又会影响到原子的振动。这意味着电子的前进方向会因此发生改变,原子也会吸收电子的部分能量,而吸收的这部分能量会使原子的振动变得更加剧烈。所以当电流通过电器时,会使电器的温度上升。