焦耳定律的公式为:Q=I^2Rt,其中Q代表热量,I代表电流,R代表电阻,t代表时间。推导过程如下:
在纯电阻性电路中,电能几乎全部转化为内能,电热与电路中电流通过导体时所做的功(即电路中产生的热量)相等。根据能量守恒定律,得出焦耳定律的数学表达式。
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焦耳定律公式:Q=I^2Rt,其中Q表示热量,I表示电流,R表示电阻,t表示时间。这个公式描述了电流、电阻和时间对热量的影响。
推导过程:
假设有一个电阻器,其电阻为R,通电时间为t,电流为I。根据欧姆定律,电流等于电压除以电阻,即I = V/R。在这个情况下,电压V被假设为电源电压,所以有V/R=I。
现在考虑焦耳定律公式Q=I^2Rt。将I=V/R代入公式中,我们得到Q=(V/R)^2Rt。由于V=IR,可以将V/R替换为I,得到Q=I^2Rt。这个推导过程说明了焦耳定律公式的正确性。
例题应用:假设一个电路中有一个电阻器R=10欧姆,电流I=2安培,通电时间t=5秒。根据焦耳定律公式Q=I^2Rt,我们可以求出在这个情况下电阻器产生的热量:$Q = 2^{2} \times 10 \times 5 = 200$焦耳。这个结果可以通过焦耳定律公式直接得到,不需要进行其他复杂的计算。