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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。该定律是[[英国 ]] 科学家 [[ 焦耳]]于1841年发现的。
焦耳定律数学表达式:Q=I²Rt。对于纯电阻电路可推导出:Q=W=Pt、Q=UIt、Q=(U²/R)t<ref>[https://wenda.so.com/q/1362733892061980?src=150&q=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B 谁介绍一下焦耳定律的公式??_360问答]</ref>
[[File:View (1)445566.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&src=tab_www&correct=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E7%94%B5&ancestor=list&cmsid=807e3bf5ff396ba5f7bc256cc170d61a&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=1e9b0487c47b21365124ba72e7222335&currsn=0&ps=79&pc=79 原图链接][http://spro.so.com/searchthrow/api/midpage/throw?ls=s112c46189d&lm_extend=ctype:3&ctype=3&q=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&rurl=http%3A%2F%2Fwww.51wendang.com%2Fdoc%2F7b60ffdfdd562c7bcedd42a341370cc643f3847b%2F2&img=http%3A%2F%2Fwww.51wendang.com%2Fpic%2F7b60ffdfdd562c7bcedd42a341370cc643f3847b%2F2-810-jpg_6-1080-0-0-1080.jpg&key=t01addcea69f28bb602.jpg&s=1574519665299 图片来源于360搜索网]]]
定律内容：[[ 电流 ]] 通过 [[ 导体 时会 ]] 产生 的[[ 热量 ，这叫做 ]],跟[[ 电流 强度]] 的 热效应，而电热器是利用电流的热效应来加热的设备，电炉 平方 、 导体 电 烙铁、 阻和通 电 熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见电热器 [[时间]]成正比,即:Q=I^2Rt 。 电热器的主要组成部分 该定律 是 [[英国]]科学家[[焦耳]]于1841年 发 热体，发热体是由电阻率大，熔点高 现 的 电阻丝绕在绝缘材料上制成 。
焦耳定律规定其中Q指热量，I指[[电流]]，单位是安培(A)，R指[[电阻]]，单位是欧姆(Ω)，t指[[时间]]，单位是秒(s)，以上单位全部用的是国际单位制中的单位。 纯电阻电路电路中只含有纯电阻元件,电功 W=UIt=Q,U=IR ∴Q=I^2Rt.注意: 此关系只适用纯电阻电路。 电流通过 导体所 纯电阻电路做功,把电能转化为内能,而 产生 的 热量 和导体 ,电功又称为电热。<ref>[https://www.360kuai.com/pc/90f2731e7646dfd2e?cota=4&kuai_so=1&tj_url=so_rec&sign=360_57c3bbd1&refer_scene=so_1 焦耳定律 的 公式是什么],快资讯网，2019-06-03</ref> 含有[[电动机]]的电路,不是纯 电阻 成正比，和 电路.[[电功]]W=UIt.电流 通过 导体的 电动机做功,把电能一部分转化为内能,绝大部分转化为机械能.电动机线圈有电阻R, 电流 通过而产生热,不等于UIt,而只是UIt 的 平方成正比，和通 一部分.原因是对于非纯 电 时间成正比。该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。阻U≠IR且U>IR
焦耳定律是一个实验定律，它可以对任何导体来适用，范围很广，所有的电路都能使用。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。公式:Q=I²Rt，单位是焦耳(J)。
 
其中Q指热量，[[I指电流]]，单位是安培(A)，[[R指电阻]]，单位是欧姆(Ω)，[[t指时间]]，单位是秒(s)，以上单位全部用的是国际单位制中的单位。
=='''公式变换推导'''==
[[File:View (2)444555.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&src=tab_www&correct=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&ancestor=list&cmsid=5deff5632b90f77d655ca71da1218e3a&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=ebdfef467130973fae6b5de74e590b01&currsn=0&ps=81&pc=81 原图链接][http://www.51wendang.com/doc/ef1ec00e04cf8cd05f3eec35/2 图片来源于无忧文档网]]]
对 焦耳定律数学表达式：Q=I^2;×Rt（适用 于 纯电阻电路而言:当电流 所 做的功全部产生热量，即电能全部转化为内能[也叫热能]，该 有 电路 为纯电阻电路，这时有:Q=UIt或Q=(U^2/R)t）。
根据 对于纯[[ 电 阻]]电路而言:当[[电流]]所做的 功 的公式 全部产生[[热量]]，即电能全部转化为内能[也叫热能] ， 我们有【U指 该电路为纯电阻 电 压 路 ， 单位是伏特(V)】这时有:Q=WUIt或Q=Pt(U^2/R)t
或者 根据 欧姆定律(欧姆定律本身只在纯 [[ 电 阻电路中成立) 功]]的公式 ，我们有【U指[[电压]]，单位是[[伏特]](V)】:Q=W=Pt。<ref>[https://wenda.so.com/q/1364256352069913 焦耳定律公式],360搜索网，2013.03.26</ref>
类似白炽灯 对于非纯电阻电路而言:对于非纯电阻电路而言 ， 用得最多的还是焦耳定律的一般形式，不能用上面纯电阻中的两个公式(因为①[[欧姆定律]]只在纯电阻电路中成立;②其 电 炉丝 能不是全部做功转化为内能 ， 不能用 电 热水器这样就属于上述情况 功的公式 。
而 对于 非纯 其 电 阻电路 功率和热量比较 而言，我们有:对于 非纯电阻 任何 电路而言 ，用得最多的还是 :除了 焦耳定律的一般 形 式 外 ， 不能用上面纯 我们还可以根据公式I=q/t【q表示[[ 电 阻中的两个 荷]]量，单位是库仑(C)】对 公式进行变形( 因为①欧姆定律只在纯电阻 适用于所有 电路 中成立;②其电能不是全部做功转化为内能，不能用电功的公式 ) 。
而对于其电功率和热量比较而言，我们有:对于任何电路而言:除了焦耳 ==''' 定律 的一般式外，我们还可以根据公式I使用'''==[[File:ZXXKCOM201409251203357379253.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&src=tab_www&correct=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&ancestor=list&cmsid=5deff5632b90f77d655ca71da1218e3a&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=94f6c4c274c6f183f6ede9f68a71cf28&currsn=0&ps=81&pc=81 原图链接][http:/t【q表示电荷量，单位是库仑(C)】对公式进行变形(适用 /m.zxxk.com/article/372138.html 图片来源 于 所有电路):学科网]]]
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。
=='''定律使 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[File:ZXXKCOM201409251203357379253.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&src=tab_www&correct=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&ancestor=list&cmsid=5deff5632b90f77d655ca71da1218e3a&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=94f6c4c274c6f183f6ede9f68a71cf28&currsn=0&ps=81&pc=81 原图链接绝缘材料]]上制成。[http://mzhongxue.zxxkhujiang.com/articlecs/wuli/p251363/372138.html 图片来源于学科网]]] 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 运用 时 间成正比。若电流做 要注意 的 功全部用来产生热量。 根据欧姆定律，有W=I²Rt。问题],企业网</ref>
需要 焦耳定律是定量 说明 的是W=(U^2/R)t是从欧姆定律推 传 导 出来的，只能在 电流 所做功 将电能 全部 转 化 换 为 热 [[内 能 ]] 的 条件下才成立(纯电阻电路)。例如对电炉、电烙铁这类用电器，这两公式和焦耳 定律 才是等效的 。
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 非纯电阻 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， ：Q=I^2Rt<W=Pt=U I t（电能转化为内能 以 示区别。及其他形式能）
注意:W=Pt=UIt适用于所有 纯电阻 电路 ，而W=I²Rt：Q=(Uu^2/R)t =I^2Rt=W=Pt=U I t（电能 只 用于纯电阻电路(全部用于发热)。转化为内能）
=='''实验方法'''==
电流通过导体产生的 [[ 热量 ]] 与 [[ 导体 ]] 的 [[ 电阻 ]] 的关系
因为我们不能直接地观察到电流到底产生了多少热量，所以我们通过观察瓶里的 [[ 液体 ]][[ 温度]](温度计示数)，间接的观察，这种方法叫做转换法。
在这个实验中，一共涉及到三个物理量--电流，电阻和热量，而我们只需要研究 ，热量和电阻的关系，所以，我们要保持电流一定(因此我们把两个电阻串联)为了不影响结果，这种方法叫做控制变量法。
[[File:T01244817182e57c443.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&src=tab_www&correct=%E7%84%A6%E8%80%B3%E5%AE%9A%E5%BE%8B&ancestor=list&cmsid=5deff5632b90f77d655ca71da1218e3a&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=93f124f8e2e0b008859b14302b48cd39&currsn=0&ps=81&pc=81 原图链接][http://www.krystal-bj.com/zixun/krystal/412066.shtml 图片来源于爱学网]]]
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=I²Rt或热功率P=I²R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。
需要注明的是，焦耳定律与电功公式W=UIt只适用于纯电阻电路，即只有在像电热器这样的电路中才可用Q=W=UIt=I²Rt=U²t/R。
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))。需要说明的是和不是焦耳定律，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。分析解决由电流通过用电器的放热问题时，应有，这样可以减少错误。
== ''' 參考來源 ''' ==
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[[Category:330 物理學總論]]
安然
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取自 "https://factpedia.org/wiki/Special:移动版差异/844591"