18.4 焦耳定律
知识点回顾
一、电流的热效应
1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能。
2.利用电流热效应工作的用电器：
3.不是利用电流热效应工作的用电器：
（1）电能转化为机械能：电动机、洗衣机、电风扇等。
（2）电能转化为光能：电视机、手机等。
二、影响电流的热效应大小因素
影响电流的热效应大小因素：电流的大小、导体电阻的大小、通电时间。
1.实验一：探究电阻对导线产热的影响（电流、通电时间相同）
结论：电流、通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多。
2.实验二：探究电流对导线产热的影响（电阻、通电时间相同）
结论：电阻、通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
通电时间越长，电流越大，电阻越大，产生的热量越多
三、焦耳定律
1.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，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。
2.公式：（适用于所有电流产生热量的计算）
1.热量的计算：当计算的对象为纯电阻电路或利用电流的热效应工作的用电器时，Q=W。
四、电热的利用和防止
1.电热的利用：日常生产、生活中会经常用到电热，如家用的热水器、电饭煲等，这些都是用电来加热的设备，叫电热器。
2.电热的防止：很多情况下，电流通过导体时产生的热量，并不是我们需要的，这时电能白白消耗掉了，有时还会引起事故甚至灾害，所以要想办法阻止电热的产生。
巩固练习
一、选择题
1．在1840年，最先精确确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的英国物理学家是（ ）
A．焦耳 B．安培
C．伏特 D．欧姆
2．如图所示的四种家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A． 抽油烟机 B． 电冰箱
C． 电饼铛 D． 电视机
3．有一只电烙铁（内部可看成电阻丝），如果在同一个家庭电路里，要使它在相同的时间内产生的热量少些，下面几种改装方法可行的是（ ）
A．把电阻丝剪去一小段 B．更换一根较粗的电阻丝
C．与电阻丝串联一个电阻 D．与电阻丝并联一个电阻
4．将“220V 100W”的电风扇和“220V 100W”的电烙铁分别接人家庭电路中，正常工作相同时间，关于两者消耗的电能和产生的热量，下列说法正确的是（ ）
A．消耗的电能和产生的热量都一样多 B．消耗的电能一样多，但产生的热量不一样多
C．消耗的电能不样多，但产生的热量一样多 D．清耗的电能和产生的热量都不一样多
5．下图是探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。关于该装置，下列说法正确的是（ ）
A．可探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
B．可探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系
C．若要探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系，R3的阻值必须是5Ω
D．若将R1换成10Ω的电阻，可探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
6．如图甲所示，粗细均匀的电阻丝AB（AB的阻值不随温度变化）通过滑片P连入电路，小灯泡的额定电压为6V．闭合开关S后，滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中，小灯泡的I﹣U图象如图乙所示。下列计算结果正确的是（ ）
A．电源电压为9V B．小灯泡的额定功率为3W
C．电阻丝AB的最大电阻为3Ω D．滑片P滑至A端时，1min内电阻丝AB产生的热量为135J
二、填空题
7．电热器是利用电流的 效应来工作的．某发热元件是一个阻值为500Ω的电阻，通过的电流为0.1A，通电100s产生的热量是 J．
8．均标有“220V 60W”的白炽灯、电风扇和电热器并联在家庭电路中，都正常工作时，相同时间内电流做功 （选填“相等”或“不相等”）；相同时间内产生热量Q电风扇 （选填“大于”、“小于”或“等于”）Q 电热器。
9．如图所示，这是“探究电流通过导体产生的热量与 的关系”的实验装置。若通过电路的电流为0.6A，通电5min右侧发热电阻产生的热量为 J。
10．一台电动机正常工作时的电压为220V，线圈电阻为2Ω，通过线圈的电流为1A。则正常工作2min电动机的线圈产生的热量为 J，电动机的工作效率为 。
11．如图所示电路，电源电压恒为 6V，闭合开关 S，电流表示数为 0.5A，断开开关 S，电流表示数为 0.3A，灯泡正常发光，则灯泡的额定功率为 W；断开开关 S，通电 1min 电阻 R 产生的热量为 J。
三、实验探究题
12．如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。
（1）实验中，运用 法，通过给电阻丝通电产生热量来加热 ，使与之相连的U形管中液面产生高度差，来比较电阻丝产生的热量；
（2）甲装置可探究电流产生的热量与 的关系，通电一段时间后， （填“左”或“右”）侧容器U形管液面高度差较大；
（3）给乙装置通电一段时间，左侧容器U形管液面高度差较 。
13．在探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验中：
如图甲和乙所示，两透明容器中密封着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端，通电一定时向后，比较两个U形管中液面高度差的变化。
（1）在图甲中，通过两电热丝的电流 ；该实验是探究电流通过导体产生的热量与导体的 关系。
（2）在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与通过导体的 关系。
（3）在该实验中，我们是通过观察U型管中液面的 来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。
（4）英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为 。
四、计算题
14．如图所示的电路中，定值电阻R0为10Ω，电源两端电压为3V并保持不变。闭合开关S，调节滑动变阻器RP，使电压表示数为2V，求：
（1）电路中的电流；
（2）通电1min电阻RP产生的热量。
15．如图所示电路中，电源电压为15V且保持不变，R1和R2为定值电阻，R1＝10Ω．闭合开关S1，断开开关S2，电流表示数I＝0.3A．求：
（1）10s内电阻R1上产生的电热；
（2）电阻R2的阻值；
（3）开关S1、S2都闭合时，电路的总功率。
16．如图甲所示为某电吹风的工作原理图。电吹风工作时，可分别吹出热风和凉风。为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电热丝R串联，电热丝阻值恒为50 ，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，电动机正常工作时的功率为120W，家庭电路的电压为220V。求：
（1）当开关S位于2位置时，电吹风连续工作5min消耗的电能；
（2）电吹风吹热风且温度为35℃时，电热丝R工作15min产生的热量；
（3）电吹风吹热风且R0达到最大值时，电路消耗的总电功率。
