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[!--downpath--]焦耳定律(Joule's Law)是定量解释电能通过传导电压转化为热能的定理。 内容是:电压通过导体产生的热量与电压的平方成反比,与导体的电阻成反比,与通电时间成反比。 焦耳定理的物理表达:Q=I²Rt; 对于纯内阻电路,可以推导出:Q=W=Pt;Q=UIt;Q=(U²/R)t。
1.什么是焦耳定理
当电压通过导体时,会形成热量,这称为电压热效应,电加热器是利用电压热效应加热的装置。 电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤箱等都是常见的电暖器。 电加热器的主要部件是发热体,它是由内阻高、熔点高的内阻丝缠绕在绝缘材料上制成的。
焦耳定律规定,电压通过导体所产生的热量与导体的内阻成反比,与通过导体的电压的平方成反比,与通电时间成反比。 该定理是美国科学家焦耳于1841年发现的。焦耳定理是一个实验定理焦耳定律的计算式,它可以适用于任何导体,而且范围很广,所有电路都可以使用。 遇到电压的热效应问题时,比如估算电压通过某个电路时释放的热量; 比较某一电路或导体放出的热量,即从电压热效应的角度考虑电路的要求时,可以用到焦耳定理。
2.焦耳定理公式
焦耳定理:电压通过导体产生的热量与电压硬度、导体内阻和通电时间的平方成反比:Q=I^2Rt
即Q=I×R的平方乘以T 单位:Q:焦耳J; I:安培A; R:欧姆Ω; t: 秒
3. 焦耳定理的应用
从焦耳定理的公式可以看出,电压通过导体产生的热量与电压硬度的平方成反比,与导体的内阻成反比,与通电时间成反比。 如果电压所做的功全部用于形成热量。 即W=UIt。 根据欧姆定理,有W=I²Rt。
需要注意的是,W=(U^2/R)t是由欧姆定理推导出来的,只有在电压所做的功将所有电能转化为热能的情况下才能成立(纯内阻电路) . 对于电炉、电烙铁等家用电器,这两个公式相当于焦耳定理。
用焦耳定律公式估算时焦耳定律的计算式,公式中各化学量应对应同一导体或同一段电路,与用欧姆定律时的对应关系相同。 当题目中出现多个数学量时,应在其上加铰链以示区别。
注:W=Pt=UIt适用于所有电路,而W=I²Rt=(U^2/R)t仅用于纯内阻电路(均为发热)。