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焦耳定律 高中电学三大定律公式

:

电学公式总结

一、串联、并联(两路)的特点:

1

、串联:①电流处处相等。

I=I

1

=I

2

②电压等于各用电器电压之各。

U=U

1

+U

2

③串联电路中总电阻等于各用电器电阻之各。

R

=R

1

+R

2

④电压分配规律:

⑤电功率

(

电功

)

分配规律:

2

、并联:①并联电路电压相等。

U=U

1

=U

2

②关联电路干路电流等于各支路电流之各。

I=I

1

+I

2

③关联电路中总电阻的倒数等于各电阻倒数之各。

④电流分配规律:

⑤电功率(电功)分配规律:

二、两定律:

1

欧姆定律

电流

=

电压

电阻

I

U

R

两个变形公式:

2

焦耳定律:

Q=I

2

Rt

( Q

:热量

)

三、电功、电功率:

注:凡公式中含有

R

,只适用于纯电阻电路。

非纯电阻电路的热量只能用焦耳定律

Q=I

2

Rt

电学三大定律

1欧姆定律:指在同一电路中,通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。

公式:Ⅰ=UR。

2焦耳定律:电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比,和通过导体的电流的平方成正比,和通电时间成正比。

公式:Q=Ⅰ²Rt。

3库仑定律是静止点电荷相互作用力的规律。

真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力同它们的电荷量的乘积。

定律的公式:F=kq1q2r2。

电磁学三大基本定律是库伦定律、安培定律和法拉第电磁感应定律,这三个定律的建立标志着人类对于电磁现象的认识发展到了新的阶段。

库仑定律是静止点电荷相互作用力的规律;安培定则是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则;电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象

1电流强度:I=Q电量t。

2电阻:R=ρLS。

3欧姆定律:I=UR。

焦耳定律

中文名焦耳定律

外文名joule heating

定义焦耳定律电流通过导体时会产生热量,这叫做电流的热效应,而电热器是利用电流的热效应来加热的设备,电炉、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。[1]

焦耳定律规定:电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比,和通过导体的电流的平方成正比,和通电时间成正比。该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。[2]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。公式如下:

焦耳定律其中Q指热量,单位是焦耳(J),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。

公式的变形和推导对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],该电路为纯电阻电路,这时有:

焦耳定律根据电功的公式,我们有【U指电压,单位是伏特(V)】:

焦耳定律或者根据欧姆定律(欧姆定律本身只在纯电阻电路中成立),我们有:

焦耳定律白炽电灯不属于上述情况,因为它还将电能转化为光能;而类似电热水器这样就属于上述情况。

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:

焦耳定律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=q/t【q表示电荷量,单位是库仑(C)】对公式进行变形(适用于所有电路):

焦耳定律焦耳定律在串联电路中,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。

实验方法研究电流通过导体产生的热量与导体的电阻的关系。

焦耳定律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。

实验原理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。

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=U2/RT当U一定时,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。

相关例题1一个额定电压为12V的小型电动机正常工作时,测得通过电动机的电流是05A,工作10min,电流做功为___J,在这10min内该电动机线圈产生的热量是360J,则电动机线圈的电阻是___Ω。

答案:3600 24 解析:W=UIt=12V*05A*10*60s=3600J;由Q=I²Rt得R=Q/(I²t)=360J/[(05A)²*10*60s]=24Ω

一根电阻丝,通过2 C的电荷量所消耗的电能是8 J,若在相同的时间内通过4 C的电荷量,该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是

()

A.4 V,16 J B.8 V,16 J

C.4 V,32 J D.8 V,32 J

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