焦耳定律微分形式(焦耳定律)

导读 编辑本段基本内容 焦耳定律   焦耳定律:①文字叙述,电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成...

编辑本段基本内容 焦耳定律   焦耳定律:①文字叙述,电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。

  ②公式:焦耳定律数学表达式:Q=I^2Rt,导出公式有Q=UIt和Q=U^2/R×t。

前式为普遍适用公式,导出公式适用于纯电阻电路。

  ③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。

电热器和白炽电灯属于上述情况。

  ④在串联电路中,因为通过导体的电流相等。

通电时间也相等,根据焦耳定律,可知导体产生的热量跟电阻成正比,即  ⑤在并联电路中,导体两端的电压相等,通电时间也相等,根据,可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比,即  ⑥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=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、安培、欧姆、秒和瓦特。

  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=U^2/R×t,当U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=UIt=I^2Rt=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))。

  图为焦耳定律的实验图。

  1.正确理解和使用焦耳定律  焦耳定律是一个实验定律,它的适用范围很广。

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。

  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。

即W=UIt。

  根据欧姆定律,有W=I^2Rt。

  需要说明的是W=U^2/R×t和W=I^2R×t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。

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

推到公式W=Pt P=UI U=IR Q=W。

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