求真百科歡迎當事人提供第一手真實資料,洗刷冤屈,終結網路霸凌。

變更

前往: 導覽搜尋

焦耳定律

增加 7,444 位元組, 5 年前
创建页面,内容为“ {{Infobox person | 姓名 = 焦耳定律 |圖片 = File:View456456456.jpg|缩略图|居中|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%B…”
{{Infobox person
| 姓名 = 焦耳定律
|圖片 = [[File:View456456456.jpg|缩略图|居中|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&src=tab_www&correct=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&ancestor=list&cmsid=5deff5632b90f77d655ca71da1218e3a&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=969ba5ec7c0c524157f6a4d6ad0aafe0&currsn=0&ps=81&pc=81 原图链接][http://www.lovfp.com/wendangku/z6s/f6fg/jadc2431fd9v/kad51f01dc281e53a580216fc5091l.html 图片来源于爱学网]]]
}}

'''焦耳定律'''是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是: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,跟通电的时间成正比。该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。

焦耳定律数学表达式:Q=I²Rt。对于纯电阻电路可推导出:Q=W=Pt、Q=UIt、Q=(U²/R)t

=='''基本信息'''==

中文名称 :焦耳定律

外文名称: Joule's Law

表达式 :Q=I²Rt

提出者: 焦耳

提出时间 : 1840年

应用学科 :物理学

=='''定律内容'''==
[[File:View (1)445566.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=1e9b0487c47b21365124ba72e7222335&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][http://spro.so.com/searchthrow/api/midpage/throw?ls=s112c46189d&lm_extend=ctype:3&ctype=3&q=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&rurl=http%3A%2F%2Fwww.51wendang.com%2Fdoc%2F7b60ffdfdd562c7bcedd42a341370cc643f3847b%2F2&img=http%3A%2F%2Fwww.51wendang.com%2Fpic%2F7b60ffdfdd562c7bcedd42a341370cc643f3847b%2F2-810-jpg_6-1080-0-0-1080.jpg&key=t01addcea69f28bb602.jpg&s=1574519665299 图片来源于360搜索网]]]

电流通过导体时会产生热量,这叫做电流的热效应,而电热器是利用电流的热效应来加热的设备,电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见电热器。电热器的主要组成部分是发热体,发热体是由电阻率大,熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成。

焦耳定律规定:电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比,和通过导体的电流的平方成正比,和通电时间成正比。该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。

焦耳定律是一个实验定律,它可以对任何导体来适用,范围很广,所有的电路都能使用。遇到电流热效应的问题时,例如要计算电流通过某一电路时放出热量;比较某段电路或导体放出热量的多少,即从电流热效应角度考虑对电路的要求时,都可以使用焦耳定律。公式:Q=I²Rt,单位是焦耳(J)。

其中Q指热量,I指电流,单位是安培(A),R指电阻,单位是欧姆(Ω),t指时间,单位是秒(s),以上单位全部用的是国际单位制中的单位。

=='''公式变换推导'''==
[[File:View (2)444555.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&src=tab_www&correct=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&ancestor=list&cmsid=5deff5632b90f77d655ca71da1218e3a&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=ebdfef467130973fae6b5de74e590b01&currsn=0&ps=81&pc=81 原图链接][http://www.51wendang.com/doc/ef1ec00e04cf8cd05f3eec35/2 图片来源于无忧文档网]]]

对于纯电阻电路而言:当电流所做的功全部产生热量,即电能全部转化为内能[也叫热能],该电路为纯电阻电路,这时有:Q=UIt或Q=(U^2/R)t

根据电功的公式,我们有【U指电压,单位是伏特(V)】:Q=W=Pt

或者根据欧姆定律(欧姆定律本身只在纯电阻电路中成立),我们有:

类似白炽灯,电炉丝,电热水器这样就属于上述情况。

对于非纯电阻电路而言:对于非纯电阻电路而言,用得最多的还是焦耳定律的一般形式,不能用上面纯电阻中的两个公式(因为①欧姆定律只在纯电阻电路中成立;②其电能不是全部做功转化为内能,不能用电功的公式。

而对于其电功率和热量比较而言,我们有:对于任何电路而言:除了焦耳定律的一般式外,我们还可以根据公式I=q/t【q表示电荷量,单位是库仑(C)】对公式进行变形(适用于所有电路):

在串联电路中,由于通过导体的电流相等,通电时间也相等,根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。

在并联电路中,由于导体两端的电压相等,通电时间也相等,根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。

=='''定律使用'''==

从焦耳定律公式可知,电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比、跟导体的电阻成正比、跟通电时间成正比。若电流做的功全部用来产生热量。 根据欧姆定律,有W=I²Rt。

需要说明的是W=(U^2/R)t是从欧姆定律推导出来的,只能在电流所做功将电能全部转化为热能的条件下才成立(纯电阻电路)。例如对电炉、电烙铁这类用电器,这两公式和焦耳定律才是等效的。

使用焦耳定律公式进行计算时,公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路,与欧姆定律使用时的对应关系相同。当题目中出现几个物理量时,应将它们加上角码,以示区别。

注意:W=Pt=UIt适用于所有电路,而W=I²Rt=(U^2/R)t只用于纯电阻电路(全部用于发热)。

=='''实验方法'''==

电流通过导体产生的热量与导体的电阻的关系

因为我们不能直接地观察到电流到底产生了多少热量,所以我们通过观察瓶里的液体温度(温度计示数),间接的观察,这种方法叫做转换法。

在这个实验中,一共涉及到三个物理量--电流,电阻和热量,而我们只需要研究 ,热量和电阻的关系,所以,我们要保持电流一定(因此我们把两个电阻串联)为了不影响结果,这种方法叫做控制变量法。

=='''实验原理'''==

焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。1841年,英国物理学家焦耳 发现载流导体中产生的热量Q(称为焦耳热)与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比,这个规律叫焦耳定律。

采用国际单位制,其表达式为Q=I²Rt或热功率P=I²R其中Q、I、R、t、P各量的单位依次为焦耳(J)、安培(A)、欧姆(Ω)、秒(s)和瓦特(W)。

焦耳定律在串联电路中的运用: 在串联电路中,电流是相等的,则电阻越大时,产生的热越多。

焦耳定律在并联电路中的运用: 在并联电路中,电压是相等的,通过变形公式,W=Q=PT=U2/RT.当U一定时,R越大则Q越小。

需要注明的是,焦耳定律与电功公式W=UIt只适用于纯电阻电路,即只有在像电热器这样的电路中才可用Q=W=UIt=I²Rt=U²t/R。

另外,焦耳定律还可变形为Q=IRQ(后面的Q是电荷量,单位库仑(C))。需要说明的是和不是焦耳定律,它们是从欧姆定律推导出来的,只能在电流所做功将电能全部转化为热能的条件下才成立。对电炉、电烙铁、电灯这类用电器,这两公式和焦耳定律是等效的。分析解决由电流通过用电器的放热问题时,应有,这样可以减少错误。
10,734
次編輯