高中物理焦耳定律知識(shí)點(diǎn)
高中物理焦耳定律知識(shí)點(diǎn)
“焦耳定律”是高中物理“穩(wěn)恒電流”一章的重點(diǎn),也是教學(xué)難點(diǎn)。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)?lái)的高中物理焦耳定律知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)你有幫助。
1、高中物理焦耳定律定義
焦耳定律規(guī)定：電流通過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比，和通過(guò)導(dǎo)體的電流的平方成正比，和通電時(shí)間成正比。該定律是英國(guó)科學(xué)家焦耳于1841年發(fā)現(xiàn)的。焦耳定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，它可以對(duì)任何導(dǎo)體來(lái)適用，范圍很廣，所有的電路都能使用。遇到電流熱效應(yīng)的問(wèn)題時(shí)，例如要計(jì)算電流通過(guò)某一電路時(shí)放出熱量;比較某段電路或?qū)w放出熱量的多少，即從電流熱效應(yīng)角度考慮對(duì)電路的要求時(shí)，都可以使用焦耳定律。公式如下：
其中Q指熱量，單位是焦耳(J)，I指電流，單位是安培(A)，R指電阻，單位是歐姆(Ω)，t指時(shí)間，單位是秒(s)，以上單位全部用的是國(guó)際單位制中的單位。
2、高中物理焦耳定律公式變形和推導(dǎo)
對(duì)于純電阻電路而言
當(dāng)電流所做的功全部產(chǎn)生熱量，即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，該電路為純電阻電路，這時(shí)有：
根據(jù)電功的公式，我們有【U指電壓，單位是伏特(V)】：
或者根據(jù)歐姆定律(歐姆定律本身只在純電阻電路中成立)，我們有：
白熾電燈不屬于上述情況，因?yàn)樗€將電能轉(zhuǎn)化為光能;而類(lèi)似電熱水器這樣就屬于上述情況。
對(duì)于非純電阻電路而言
對(duì)于非純電阻電路而言，用得最多的還是焦耳定律的一般形式，不能用上面純電阻中的兩個(gè)公式(因?yàn)棰贇W姆定律只在純電阻電路中成立;②其電能不是全部做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不能用電功的公式。
而對(duì)于其電功率和熱量比較而言，我們有：
對(duì)于任何電路而言
除了焦耳定律的一般式外，我們還可以根據(jù)公式I=q/t【q表示電荷量，單位是庫(kù)侖(C)】對(duì)公式進(jìn)行變形(適用于所有電路)：
在串聯(lián)電路中，由于通過(guò)導(dǎo)體的電流相等，通電時(shí)間也相等，根據(jù)焦耳定律可知電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻成正比。
在并聯(lián)電路中，由于導(dǎo)體兩端的電壓相等，通電時(shí)間也相等，根據(jù)焦耳定律可知電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻成反比。
3、高中物理焦耳定律使用
從焦耳定律公式可知，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流強(qiáng)度的平方成正比、跟導(dǎo)體的電阻成正比、跟通電時(shí)間成正比。若電流做的功全部用來(lái)產(chǎn)生熱量。即W=UIt。根據(jù)歐姆定律，有W=I^2Rt。
需要說(shuō)明的是W=(U^2/R)t是從歐姆定律推導(dǎo)出來(lái)的，只能在電流所做功將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能的條件下才成立(純電阻電路)。例如對(duì)電爐、電烙鐵這類(lèi)用電器，這兩公式和焦耳定律才是等效的。
使用焦耳定律公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，公式中的各物理量要對(duì)應(yīng)于同一導(dǎo)體或同一段電路，與歐姆定律使用時(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系相同。當(dāng)題目中出現(xiàn)幾個(gè)物理量時(shí)，應(yīng)將它們加上角碼，以示區(qū)別。
注意：W=I²RT=Pt適用于所有電路，而W=UIT=(U^2/R)t只用于純電阻電路(全部用于發(fā)熱)。
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