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[!--downpath--]焦耳定律(Joule's Law)是定量解釋電能通過傳導電壓轉化為熱能的定理。 內容是:電壓通過導體產生的熱量與電壓的平方成反比,與導體的電阻成反比,與通電時間成反比。 焦耳定理的物理表達:Q=I2Rt; 對于純內阻電路,可以推導出:Q=W=Pt;Q=UIt;Q=(U2/R)t。
1.什么是焦耳定理
當電壓通過導體時,會形成熱量,這稱為電壓熱效應,電加熱器是利用電壓熱效應加熱的裝置。 電爐、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤箱等都是常見的電暖器。 電加熱器的主要部件是發熱體,它是由內阻高、熔點高的內阻絲纏繞在絕緣材料上制成的。
焦耳定律規定,電壓通過導體所產生的熱量與導體的內阻成反比,與通過導體的電壓的平方成反比,與通電時間成反比。 該定理是美國科學家焦耳于1841年發現的。焦耳定理是一個實驗定理焦耳定律的計算式,它可以適用于任何導體,而且范圍很廣,所有電路都可以使用。 遇到電壓的熱效應問題時,比如估算電壓通過某個電路時釋放的熱量; 比較某一電路或導體放出的熱量,即從電壓熱效應的角度考慮電路的要求時,可以用到焦耳定理。
2.焦耳定理公式
焦耳定理:電壓通過導體產生的熱量與電壓硬度、導體內阻和通電時間的平方成反比:Q=I^2Rt
即Q=I×R的平方乘以T 單位:Q:焦耳J; I:安培A; R:歐姆Ω; t: 秒
3. 焦耳定理的應用
從焦耳定理的公式可以看出,電壓通過導體產生的熱量與電壓硬度的平方成反比,與導體的內阻成反比,與通電時間成反比。 如果電壓所做的功全部用于形成熱量。 即W=UIt。 根據歐姆定理,有W=I2Rt。
需要注意的是,W=(U^2/R)t是由歐姆定理推導出來的,只有在電壓所做的功將所有電能轉化為熱能的情況下才能成立(純內阻電路) . 對于電爐、電烙鐵等家用電器,這兩個公式相當于焦耳定理。
用焦耳定律公式估算時焦耳定律的計算式,公式中各化學量應對應同一導體或同一段電路,與用歐姆定律時的對應關系相同。 當題目中出現多個數學量時,應在其上加鉸鏈以示區別。
注:W=Pt=UIt適用于所有電路,而W=I2Rt=(U^2/R)t僅用于純內阻電路(均為發熱)。