高中物理焦耳定律知識點
高中物理焦耳定律知識點
“焦耳定律”是高中物理“穩(wěn)恒電流”一章的重點,也是教學(xué)難點。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)淼母咧形锢斫苟芍R點，希望對你有幫助。
1、高中物理焦耳定律定義
焦耳定律規(guī)定：電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比，和通過導(dǎo)體的電流的平方成正比，和通電時間成正比。該定律是英國科學(xué)家焦耳于1841年發(fā)現(xiàn)的。焦耳定律是一個實驗定律，它可以對任何導(dǎo)體來適用，范圍很廣，所有的電路都能使用。遇到電流熱效應(yīng)的問題時，例如要計算電流通過某一電路時放出熱量;比較某段電路或?qū)w放出熱量的多少，即從電流熱效應(yīng)角度考慮對電路的要求時，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指時間，單位是秒(s)，以上單位全部用的是國際單位制中的單位。
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，因為它還將電能轉(zhuǎn)化為光能;而類似電熱水器這樣就屬于上述情況。
對于非純電阻電路而言
對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公式(因為①歐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。
而對于其電功率和熱量比較而言，我們有：
對于任何電路而言
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，單位是庫侖(C)】對公式進(jìn)行變形(適用于所有電路)：
在串聯(lián)電路中，由于通過導(dǎo)體的電流相等，通電時間也相等，根據(jù)焦耳定律可知電流通過導(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，通電時間也相等，根據(jù)焦耳定律可知電流通過導(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、跟通電時間成正比。若電流做的功全部用來產(chǎn)生熱量。即W=UIt。根據(jù)歐姆定律，有W=I^2Rt。
需要說明的是W=(U^2/R)t是從歐姆定律推導(dǎo)出來的，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)。例如對電爐、電烙鐵這類用電器，這兩公式和焦耳定律才是等效的。
使用焦耳定律公式進(jìn)行計算時，公式中的各物理量要對應(yīng)于同一導(dǎo)體或同一段電路，與歐姆定律使用時的對應(yīng)關(guān)系相同。當(dāng)題目中出現(xiàn)幾個物理量時，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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