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焦耳定律

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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。焦耳定律数学表达式:Q=I^2;×Rt(适用于所有电路);对于纯电阻电路可推导出:Q=W=PT;Q=UIT;Q=(U^2/R)T

注意问题

电流所做的功全部产生热量,即电能全部转化为内能,这时有Q=W(在纯电阻电路中)。电热器和白炽电灯属于上述情况。

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。

电热器: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。

焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为内能的定律。

非纯电阻电路:Q=I^2Rt纯电阻电路:Q=u^2/R t=I^2Rt=W=Pt=U I t(电能只转化为内能)

定义

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=I^2×Rt或热功率P=I^2×R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)。

焦耳定律是设计电照明,电热设备及计算各种电气设备温升的重要公式。

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,则电阻大的用电器产生的热越多。

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=(U^2/R)×t,当U一定时,R越大的用电器Q越小。

需要注明的是,焦耳定律与电功公式W=UIt适任何元件及发热的计算,即只有在像电热器这样的电路(纯电阻电路)中才可用Q=W=UItq=I^2×Rt =(U^2/R)×t。

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))。

在热力学中指,气体的内能只是温度的函数,与体积无关。即内能对体积的偏导数为零。


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