電路中的能量轉(zhuǎn)化[核心素養(yǎng)·明目標(biāo)]核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念(1)理解電功、電功率和焦耳定律的概念。(2)理解電功和電熱的區(qū)別和聯(lián)系。科學(xué)思維(1)通過(guò)推導(dǎo)電功公式和焦耳定律，能用焦耳定律解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象。(2)通過(guò)實(shí)例分析，理解電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能是通過(guò)電流做功實(shí)現(xiàn)的。科學(xué)探究從能量轉(zhuǎn)化和守恒角度分析非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化，加深對(duì)功與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識(shí)。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任聯(lián)系生活中的電風(fēng)扇、空調(diào)、電動(dòng)機(jī)等電器設(shè)備，體會(huì)能量轉(zhuǎn)化與守恒思想，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)。知識(shí)點(diǎn)一　電功和電功率1．電流做功的實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力做功。2．電功(1)定義：電流在一段電路中所做的功，等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I、通電時(shí)間t三者的乘積。(2)公式：W＝UIt。(3)單位：國(guó)際單位是焦耳，符號(hào)是J。3．電功率(1)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時(shí)間之比。(2)公式：P＝＝UI。(3)單位：國(guó)際單位是瓦特，符號(hào)是W。對(duì)于純電阻電路，由歐姆定律I＝可得(1)W＝UIt＝I2Rt＝t。(2)P＝UI＝I2R＝。1：思考辨析(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)電功與電能不同，電流做功的過(guò)程就是電能向其他形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。 (√)(2)電功率越大，表示電流做功越多。 (×)(3)三個(gè)公式P＝UI、P＝I2R、P＝沒(méi)有任何區(qū)別，它們表達(dá)相同的意義，所示P即是電功率。????????????? (×)知識(shí)點(diǎn)二　焦耳定律1．內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。2．表達(dá)式：Q＝I2Rt。3．熱功率在任何電路中，總有(1)W≥Q　(2)IU≥I2R只有在純電阻電路中，(1)電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，即Q＝W(2)電功率等于熱功率IU＝I2R。2：思考辨析(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多。 (×)(2)W＝UIt＝I2Rt＝t，對(duì)任何電路都適用。 (×)(3)U＝IR對(duì)于純電阻電路和非純電阻電路都適用。 (×)(4)Q＝I2Rt適用于任何電路。 (√)知識(shí)點(diǎn)三　電路中的能量轉(zhuǎn)化1．電動(dòng)機(jī)的作用：電動(dòng)機(jī)從電源獲得能量，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2．能量轉(zhuǎn)化關(guān)系式：P電＝P機(jī)＋P損，其中P電＝UI、P機(jī)為輸出功率，P損＝P熱＝I2R。3．正在充電的電池：電源的電能除了轉(zhuǎn)化為電池的化學(xué)能之外，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。3：思考辨析(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)非純電阻用電器兩端所加電壓U1與其內(nèi)阻分得電壓U2相等。 (×)(2)電動(dòng)機(jī)消耗了電能，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，一部分轉(zhuǎn)化為電熱。 (×) 考點(diǎn)1　電功和電功率千瓦時(shí)是電功的單位還是電功率的單位？電能表是測(cè)量電路中消耗的電功率還是電功？提示：千瓦時(shí)是電功的單位；電能表是測(cè)量電路中消耗的電功。1．串聯(lián)電路功率關(guān)系(1)各部分電路電流I相同，根據(jù)P＝I2R，各電阻上的電功率與電阻成正比。(2)總功率P總＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。2．并聯(lián)電路功率關(guān)系(1)各支路電壓相同，根據(jù)P＝，各支路電阻上的電功率與電阻成反比。(2)總功率P總＝UI＝U(I1＋I2＋…＋In)＝P1＋P2＋…＋Pn。3．結(jié)論無(wú)論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率均等于各負(fù)載消耗的功率之和。【典例1】　有額定電壓都是110 V，額定功率PA＝100 W，PB＝40 W 的電燈兩盞，若接在電壓是220 V的電路上，兩盞電燈均能正常發(fā)光，那么電路中消耗功率最小的電路是(　　)A　　　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　　　D思路點(diǎn)撥：(1)電路的總功率等于各用電器消耗的功率之和。(2)串聯(lián)電路中，功率與電阻成正比；并聯(lián)電路中，功率與電阻成反比。C　[若要兩燈均正常發(fā)光，亦即每燈的電壓均為110 V，對(duì)A電路，因?yàn)?/span>RA＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110 V，B燈將被燒壞；對(duì)B電路，UB＞U并，B燈將被燒壞；對(duì)C電路，RA可能等于B燈與變阻器并聯(lián)后的電阻，所以UA可能等于UB，等于110 V，兩燈可能正常發(fā)光，且電路消耗總功率為200 W；對(duì)D電路，變阻器電阻可能等于兩燈并聯(lián)后總電阻，可能有UA＝UB＝U并＝110 V，兩燈可能正常發(fā)光，且電路中消耗總功率為280 W。綜上可知，C正確。]電功率與電阻的關(guān)系 (1)在串聯(lián)電路中電流處處相同，由P＝I2R可知，電功率與電阻成正比。(2)在并聯(lián)電路中電路兩端的電壓相同，由P＝可知電功率與電阻成反比。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．有兩盞電燈L1和L2，用圖中所示的兩種方式連接到電路中，已知電壓U相同，且兩盞電燈均能發(fā)光，比較在甲、乙兩個(gè)電路中電燈L1的亮度，則(　　)甲　　　　　　　　　乙A．甲圖電路中燈L1比乙圖電路中燈L1亮B．乙圖電路中燈L1比甲圖電路中燈L1亮C．兩個(gè)電路中燈L1一樣亮D．不知它們的額定電壓和額定功率，無(wú)法判斷B　[因?yàn)殡妷?/span>U相同，兩盞電燈串聯(lián)后，L1兩端電壓小于U；兩盞電燈并聯(lián)后，加在電燈兩端的電壓都為U，因此并聯(lián)后的燈泡較亮，選項(xiàng)B正確。] 考點(diǎn)2　焦耳定律與熱功率如圖所示為常用的家庭用電器，當(dāng)給圖中的用電器通電時(shí)，用電器的表面會(huì)發(fā)熱，這是為什么呢？   提示：給圖中的用電器通電后，有電流流過(guò)用電器，電流做功產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致用電器表面溫度升高。對(duì)公式P＝UI和P＝I2R的理解1．P＝UI和P＝I2R兩式都是電流做功的功率表達(dá)式，但兩式中“P”的含義是不同的。P＝UI是在一般情況下推導(dǎo)的，沒(méi)有對(duì)電路的性質(zhì)做任何限制，所以P＝UI中的“P”指電流做功的功率。P＝I2R中的“P”專指發(fā)熱的功率。2．P＝I2R計(jì)算的結(jié)果只是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分功率，要計(jì)算電流做功的總功率，只能利用P＝UI。在任何電路中，始終有電功率大于或等于熱功率，即UI≥I2R，只有在純電阻電路中，才有I2R＝UI＝。【典例2】　(2021·鞍山一中月考)某種熱水器工作時(shí)有兩種狀態(tài)：一種是水燒開(kāi)以前的加熱狀態(tài)，另一種是水燒開(kāi)后的保溫狀態(tài)。如圖所示是該熱水器的電路圖，R1是一個(gè)電阻，R2是加熱用的電阻絲，保溫狀態(tài)時(shí)，R1、R2產(chǎn)生的熱量均用以保溫。(1)自動(dòng)開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)時(shí)，該熱水器分別處于哪種狀態(tài)？通過(guò)計(jì)算加以說(shuō)明；(2)現(xiàn)在分別用加熱狀態(tài)和保溫狀態(tài)燒開(kāi)相等質(zhì)量的水，要使保溫狀態(tài)下所用時(shí)間是加熱狀態(tài)下的3倍，R1∶R2應(yīng)該是多少？(不考慮能量損失)[解析]　(1)自動(dòng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，只有R2接入電路，該熱水器的熱功率為P1＝自動(dòng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，R1和R2串聯(lián)后接入電路，該熱水器的熱功率為P2＝顯然P1>P2，所以自動(dòng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)該熱水器處于加熱狀態(tài)，斷開(kāi)時(shí)處于保溫狀態(tài)。(2)燒開(kāi)相等質(zhì)量的水所需要的熱量Q相同，應(yīng)用焦耳定律Q＝I2Rt和P＝I2R可知Q＝Pt，有Q＝P1t1，Q＝P2t2。根據(jù)題意，有3t1＝t2。聯(lián)立解得R1∶R2＝2∶1。[答案]　(1)見(jiàn)解析　(2)2∶1[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．若通過(guò)電阻R的電流為I時(shí)，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，則通過(guò)電阻R的電流為2I時(shí)，在時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為(　　)A．4Q　　　B．2Q　　　C．　　　D．B　[由題意知，Q＝I2Rt。若通過(guò)電阻R的電流為2I時(shí)，則根據(jù)焦耳定律可知在時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q′＝(2I)2·R·＝2I2Rt＝2Q，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。] 考點(diǎn)3　純電阻電路和非純電阻電路如圖是某款能一鍵自動(dòng)上水的全自動(dòng)智能電熱壺，當(dāng)壺內(nèi)水位過(guò)低時(shí)能自動(dòng)加滿水，當(dāng)壺內(nèi)加熱后的水變涼時(shí)能自動(dòng)加熱使水再次達(dá)到設(shè)定溫度。某同學(xué)為了研究其工作原理，經(jīng)進(jìn)一步查閱廠家相關(guān)技術(shù)說(shuō)明了解到：“一鍵加水”是由一水泵(電動(dòng)機(jī))和傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，單獨(dú)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其兩端所加電壓U1＝10 V時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶不動(dòng)負(fù)載，因此不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)通過(guò)它的電流I1＝2 A；當(dāng)其兩端所加電壓U2＝36 V時(shí)(通過(guò)變壓器實(shí)現(xiàn))，電動(dòng)機(jī)能帶動(dòng)負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)電流I2＝1 A。怎樣求解電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率？　提示：當(dāng)電壓為U1＝10 V，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r＝＝ Ω＝5 Ω當(dāng)電壓為U2＝36 V時(shí)，P出＝P總－P熱＝U2I2－Ir＝31 W。1．純電阻電路和非純電阻電路的比較 純電阻電路非純電阻電路元件特點(diǎn)只有電阻元件除電阻元件外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為除內(nèi)能外其他形式的能的用電器歐姆定律是否適用適用，I＝不適用，U＞IR或I＜能量轉(zhuǎn)化電流做的功全部轉(zhuǎn)化為電熱電流做的功除轉(zhuǎn)化為電熱外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能元件舉例電阻、電熱器等電動(dòng)機(jī)、電解槽等功能關(guān)系直觀圖WQW＝QQWE其他W＝Q＋E其他＞Q適用公式電功W＝UIt＝I2Rt＝t電熱Q＝I2Rt＝UIt＝t電功率P＝UI＝I2R＝熱功率P熱＝I2R＝UI＝電功W＝UIt電熱Q＝I2Rt電功率P＝UI熱功率P熱＝I2R2．含電動(dòng)機(jī)的電路分析(1)若只考慮線圈發(fā)熱產(chǎn)生的能量損失，則當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，此時(shí)電路為非純電阻電路。要區(qū)分電動(dòng)機(jī)的總功率、輸出功率和熱功率，可以從能量守恒的角度入手，將電動(dòng)機(jī)等效為一個(gè)阻值等于其內(nèi)阻rD和一個(gè)無(wú)電阻的轉(zhuǎn)動(dòng)線圈D串聯(lián)而成的電阻(如圖所示)，電阻將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而線圈將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。(2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)因故障或其他原因不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)純電阻，阻值大小就等于其內(nèi)阻。【典例3】　如圖所示是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖。電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r＝0.8 Ω，電路中另一電阻R＝10 Ω。直流電壓U＝160 V，電壓表示數(shù)UV＝110 V。(1)求通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流；(2)求輸入電動(dòng)機(jī)的電功率；(3)若電動(dòng)機(jī)以v＝1 m/s的速度勻速豎直向上提升重物，則該重物的質(zhì)量為多少？(g取10 m/s2)[思路點(diǎn)撥]　電動(dòng)機(jī)是非純電阻元件，其電流和電壓只能根據(jù)串、并聯(lián)規(guī)律間接求解(串聯(lián)電路中的電流相等，并聯(lián)電路中各支路兩端電壓相等)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率P機(jī)＝UI－I2r，電動(dòng)機(jī)對(duì)外做功的功率也可以根據(jù)P機(jī)＝F牽v求解。[解析]　(1)由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R兩端的電壓UR＝U－UV＝(160－110)V＝50 V流過(guò)電阻R的電流IR＝＝ A＝5 A即通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流IM＝IR＝5 A。(2)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓UM＝UV＝110 V輸入電動(dòng)機(jī)的功率P電＝IMUM＝550 W。(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱＝Ir＝20 W電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P機(jī)＝P電－P熱＝530 W又P機(jī)＝mgv，所以m＝＝53 kg。[答案]　(1)5 A　(2)550 W　(3)53 kg分析涉及電動(dòng)機(jī)的功率問(wèn)題的注意點(diǎn)(1)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓UM、通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流IM的求解是解題關(guān)鍵，但由于電動(dòng)機(jī)不是純電阻元件，不滿足歐姆定律，所以UM、IM都是利用電路規(guī)律及能量守恒定律間接求解的。(2)對(duì)非純電阻元件，如電動(dòng)機(jī)，求電功率用P電＝IMUM，求熱功率用P熱＝Ir，求輸出的機(jī)械功率用P機(jī)＝P電－P熱。(3)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率還可用P機(jī)＝F牽v求解。[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．如圖所示為電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置示意圖，電動(dòng)機(jī)線圈電阻r＝1 Ω，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為5 V，電路中的電流為1 A，物體的重力為20 N，不計(jì)摩擦力，物體勻速上升，則(　　)A．電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為5 WB．電動(dòng)機(jī)的電功率為1 WC．物體勻速上升時(shí)的速率為0.2 m/sD．電動(dòng)機(jī)的熱功率為4 WC　[電動(dòng)機(jī)的熱功率P熱＝I2r＝1 W，電動(dòng)機(jī)消耗的總功率P＝UI＝5 W，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率P出＝P－P熱＝4 W，A、B、D錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率等于繩子拉力的功率，當(dāng)物體勻速上升時(shí)，有P出＝FTv＝mgv，則物體勻速上升時(shí)的速率v＝＝ m/s＝0.2 m/s，C正確。]1．下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A．電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多B．W＝UIt適用于任何電路，而W＝I2Rt＝t只適用于純電阻電路C．在非純電阻電路中，UI>I2RD．焦耳熱Q＝I2Rt適用于任何電路A　[電功率公式為P＝，功率越大，表示電流做功越快。對(duì)于一段電路，有P＝IU，I＝，焦耳熱Q＝Rt，可見(jiàn)Q與P、U、t都有關(guān)。所以，P越大，Q不一定越大，A錯(cuò)誤；W＝UIt是電功的定義式，適用于任何電路，而W＝I2Rt＝t只適用于純電阻電路，B正確；在非純電阻電路中，電流做的功＝焦耳熱＋其他形式的能，所以W>Q，即UI>I2R，C正確；Q＝I2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路中產(chǎn)生的焦耳熱，D正確。A符合題意。]2．(2021·廣東聯(lián)考聯(lián)盟期末)由若干個(gè)LED燈組成的LED屏幕如圖所示，每只LED燈在不同的電壓下能發(fā)出不同顏色的光。當(dāng)電壓為3.2 V時(shí)，LED燈會(huì)發(fā)出藍(lán)光，發(fā)光時(shí)的工作電流約為20 mA。若這塊屏幕共有約10 000個(gè)LED燈，則整體發(fā)藍(lán)光時(shí)這塊屏幕消耗的功率約為(　　)A．6.4 W　　　B．64 W　　　C．320 W　　　D．640 WD　[LED燈發(fā)藍(lán)光時(shí)的工作電流I＝20 mA＝0.02 A，當(dāng)所有的LED燈均發(fā)藍(lán)光時(shí)，屏幕消耗的功率P＝nUI＝10 000×3.2×0.02 W＝640 W，選項(xiàng)D正確。]3．(2021·廣東佛山期末)如圖所示，某型號(hào)無(wú)人機(jī)的飛行器由四個(gè)多旋翼電機(jī)并聯(lián)組成，設(shè)每個(gè)電機(jī)內(nèi)阻均為r，正常工作時(shí)工作電流為I，電壓為U，以下關(guān)于飛行器的輸出功率正確的是(　　)A．4UI B．4C．4I2r D．4UI－4I2rD　[無(wú)人機(jī)的飛行器正常工作時(shí)，其電路是非純電阻電路，正常工作時(shí)工作電流為I，電壓為U，所以飛行器消耗的總功率P＝4 UI，每個(gè)電機(jī)內(nèi)阻為r，所以熱功率P熱＝4I2r，則飛行器的輸出功率P出＝4UI－4I2r，選項(xiàng)D正確。]4．如圖所示，一幢居民樓里住著生活水平各不相同的24戶居民，所以整幢居民樓里有各種不同的電器，例如電爐、電視機(jī)、微波爐、電腦等。停電時(shí)，用歐姆表測(cè)得A、B間電阻為R；供電后，各家電器同時(shí)使用，測(cè)得A、B間電壓為U，進(jìn)線電流為I，則計(jì)算該幢居民樓用電的總功率可以用的公式是(　　)A．P＝I2R　　　 B．P＝C．P＝IU D．P＝I2R＋C　[家用電器中有純電阻元件也有非純電阻元件，故總電功率只能用P＝UI來(lái)計(jì)算，C正確。]5．情境：掃地機(jī)器人是智能家用電器的一種，正逐漸進(jìn)入我們的生活，如圖所示是一款集自動(dòng)清掃技術(shù)和人工智能設(shè)計(jì)于一體的地面清掃機(jī)器人，已知其質(zhì)量為3 kg，它與地面的有效接觸面積為0.01 m2。問(wèn)題：若該機(jī)器人工作時(shí)功率為75 W，在10 s內(nèi)沿直線勻速清掃的距離為5 m。(g取10 m/s2)掃地機(jī)器人在工作時(shí)，將什么能轉(zhuǎn)化為什么能？機(jī)器人做的功是多少？[解析]　掃地機(jī)器人在工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。機(jī)器人在10 s內(nèi)所做的功：W＝Pt＝75 W×10 s＝750 J。[答案]　見(jiàn)解析回歸本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問(wèn)題：1．如何從微觀角度理解“電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過(guò)電流做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的”？提示：當(dāng)在一段導(dǎo)體兩端加上電壓后，這段導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)，在靜電力作用下，自由電荷做定向移動(dòng)形成電流，靜電力對(duì)自由電荷做功，電荷的電勢(shì)能減少，減少的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。2．電流的熱效應(yīng)實(shí)質(zhì)是什么？提示：電流的熱效應(yīng)實(shí)質(zhì)上是電能通過(guò)電流做功轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。3．根據(jù)U＝IR和W＝UIt，也可以得到Q＝I2Rt，是不是電流做了多少功，就產(chǎn)生多少的熱量呢？提示：不是，因?yàn)殡娏髯龉Σ⒉灰欢ㄈ哭D(zhuǎn)化為內(nèi)能，有可能同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式的能。(教師用書(shū)獨(dú)具)焦耳及焦耳定律焦耳(1818～1889)是英國(guó)人，1818年12月24日出生在曼徹斯特市一家啤酒廠主的家庭里，從小就跟著父親釀酒，沒(méi)有進(jìn)過(guò)學(xué)校。然而焦耳天資聰明，喜歡讀書(shū)，常常一邊勞動(dòng)一邊認(rèn)字，自學(xué)到不少知識(shí)。后來(lái)，他幸運(yùn)地認(rèn)識(shí)了著名化學(xué)家道爾頓教授，便常常到他那里請(qǐng)教。從此，焦耳對(duì)自然科學(xué)，特別是實(shí)驗(yàn)科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。1841年在焦耳24歲時(shí)，焦耳開(kāi)始對(duì)通電導(dǎo)體放熱的問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。他把父親的一間房子改成了實(shí)驗(yàn)室，一有空便鉆到實(shí)驗(yàn)室里忙個(gè)不停。焦耳首先把電阻絲盤(pán)繞在玻璃管上，做成了1個(gè)電熱器。然后把電熱器放入1個(gè)玻璃瓶中，瓶中裝有已知質(zhì)量的水。給電熱器通電并開(kāi)始計(jì)時(shí)，用鳥(niǎo)羽毛輕輕攪動(dòng)水，使水溫度均勻。從插在水中的溫度計(jì)，可隨時(shí)觀察到水溫的變化。同時(shí)用電流計(jì)測(cè)出電流的大小。焦耳做了大量的實(shí)驗(yàn)，精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電阻、電流大小和通電時(shí)間的定量關(guān)系：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比。物理學(xué)把這個(gè)規(guī)律叫作焦耳定律。焦耳定律可以用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來(lái)解釋：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電阻越大，電流越大，時(shí)間越長(zhǎng)，電流做的功就越多，所產(chǎn)生的熱量就越多。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，人們有時(shí)候要利用電流產(chǎn)生熱量。電烙鐵、電爐、電熨斗、電烤箱等設(shè)備，都是常見(jiàn)的電熱器，它們?cè)O(shè)計(jì)都以焦耳定律作為理論依據(jù)。當(dāng)然，電流產(chǎn)生的熱量也有不利的一面，例如通過(guò)電視機(jī)的電流比較大，機(jī)內(nèi)元件發(fā)出的熱量就比較多，夏天收看電視節(jié)目時(shí)，如果開(kāi)機(jī)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)又不注意通風(fēng)，電視機(jī)容易過(guò)熱而損壞。　試猜想電視機(jī)發(fā)熱的原因。提示：電視機(jī)內(nèi)部元件有電阻。 

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高中物理人教版 (2019)必修 第三冊(cè)電子課本

1 電路中的能量轉(zhuǎn)化

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