焦耳定律的公式為:Q=I^2Rt,其中Q代表熱量,I代表電流,R代表電阻,t代表時間。推導過程如下:
在純電阻性電路中,電能幾乎全部轉化為內能,電熱與電路中電流通過導體時所做的功(即電路中產生的熱量)相等。根據能量守恒定律,得出焦耳定律的數學表達式。
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焦耳定律公式:Q=I^2Rt,其中Q表示熱量,I表示電流,R表示電阻,t表示時間。這個公式描述了電流、電阻和時間對熱量的影響。
推導過程:
假設有一個電阻器,其電阻為R,通電時間為t,電流為I。根據歐姆定律,電流等于電壓除以電阻,即I = V/R。在這個情況下,電壓V被假設為電源電壓,所以有V/R=I。
現在考慮焦耳定律公式Q=I^2Rt。將I=V/R代入公式中,我們得到Q=(V/R)^2Rt。由于V=IR,可以將V/R替換為I,得到Q=I^2Rt。這個推導過程說明了焦耳定律公式的正確性。
例題應用:假設一個電路中有一個電阻器R=10歐姆,電流I=2安培,通電時間t=5秒。根據焦耳定律公式Q=I^2Rt,我們可以求出在這個情況下電阻器產生的熱量:$Q = 2^{2} \times 10 \times 5 = 200$焦耳。這個結果可以通過焦耳定律公式直接得到,不需要進行其他復雜的計算。