焦耳定律定义
焦耳定律推导
焦耳定律推导电在我们的生活中无处不在，从为我们照明的灯泡到驱动各种电子设备的电源，电的应用广泛而多样。
在电学中，有一个非常重要的定律——焦耳定律，它描述了电能转化为热能的规律。
接下来，让我们一步步来推导焦耳定律。
首先，我们要了解一些基本的电学概念。
电流（I）是指电荷在导体中的定向移动，单位是安培（A）。
电压（U），也称为电势差，是驱使电荷定向移动形成电流的原因，单位是伏特（V）。
电阻（R）则是导体对电流的阻碍作用，单位是欧姆（Ω）。
当电流通过电阻时，电能会被转化为热能，这就是我们通常所说的电流的热效应。
为了推导焦耳定律，我们先从一个简单的电路模型开始。
假设我们有一个电阻为R 的导体，通过它的电流为I，在时间t 内，电流通过电阻。
根据电流的定义，电流 I 等于单位时间内通过导体横截面的电荷量Q 与时间 t 的比值，即 I ＝ Q ／ t 。
而电荷量 Q 与电压 U 之间存在关系 Q ＝ U ／ R （这是根据欧姆定律得出的）。
将 Q ＝ U ／ R 代入 I ＝ Q ／ t 中，得到 I ＝ U ／（Rt) ，变形可得U ＝ IR 。
在这段时间 t 内，电流所做的功 W 等于电压 U 与电荷量 Q 的乘积，即 W ＝ UQ 。
由于 Q ＝ It ，所以 W ＝ UIt 。
又因为 U ＝ IR ，所以 W ＝ I²Rt 。
电流所做的功 W 全部转化为热能，所以产生的热量 Q 就等于电流所做的功 W 。
即 Q ＝ I²Rt ，这就是焦耳定律的表达式。
它表明，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。
为了更深入地理解焦耳定律，我们来看几个实际的例子。
假设我们有一个电阻为10 欧姆的电烙铁，通过它的电流为2 安培，通电时间为 5 分钟（300 秒）。
根据焦耳定律 Q ＝ I²Rt ，可得产生的热量为：Q ＝ 2² × 10 × 300 ＝ 12000 焦耳再比如，有一个电阻为 5 欧姆的电阻丝，通过的电流为 3 安培，通电 10 秒钟。
2.5 焦耳定律
电功和电功率、电热和热功率
1.电功:
W IUt
W 2.电功率: P IU t 2 3.电热: Q = I Rt Q 2 4.热功率: P I R t
对纯电阻电路: 电功=电热 电功率=热功率 对非纯电阻电路: 电功>电热 电功率>热功率
电功、电功率的计算
1、用电器正常工作的条件：
1、一个电炉额定电压为220V，额 定功率为800W，如果接入110V电 路中，实际消耗的功率为多大?
200W
2、下图所示的电路中，三电阻串联，其 阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总 电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、 P2、P3，则 P1：P2：P3等于( )A A、2：3：6 R3 R2 R1 B、6：3：2 C、1：2：3 D、3：2：1
W其
W
IUt
＞
电功：W= IUt
电功率：P = IU
I2Rt 电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
电功和电功率、电热和热功率
一、电功W 定义：电场力(或电流)所做的功. 公式：W=IUt 单位：J 1kWh=3.6×106J 二、电功率P 定义：单位时间内电流所做的功 公式：P=W/t=IU 单位：W kW
所以，正确选项为C、D．
例2、对计算任何用电器的热功率 都适用的公式是 ( )
Ａ．P I R
2
U Ｂ．P R
2
Ｃ．P UI
Q Ｄ．P t
Q I2R 计算热功率的普适公式为:P t
例3、一个电动机，线圈电阻是0.4 ，当它两端 所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台 电动机每分钟所做的机械功有多少?
电流通过导体时产生的热量与 哪些因素有关呢?
焦耳定律公式,焦耳定律公式单位
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介绍一下焦耳定律定义和基本计算公式。
注意问题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)。
电热器和白炽电灯属于上述情况。
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。
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。
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、跟通电时间成正比。
若电流做的功全部用来产生热量。
即W=UIt。
根据欧姆定律，有W=I2Rt。
需要说明的是W=U2/Rt和W=I2Rt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(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，以示区别。
注意：W=UIt=Pt适用于所有电路，而W=I2Rt=U2/Rt只用于纯电阻电路(全部用于发热)。
第四节 焦耳定律
第四节 焦耳定律知识清单一．焦耳定律：内容：电流通过导体产生的热量公式： Q = I 2R t注意: 1. 对于纯电阻电路Q=W, 如 ：电烙铁 ，电熨斗，电饭煲，（把电能全部转为内能的电器）。
2． 对于非纯电阻电路Q=I 2Rt, Q W 如：电风扇，电动机，（把电能部分转化为内能的电器）。
①串联电路中常用公式：Q= I 2Rt 。
Q 1:Q 2:Q 3:…Qn=并联电路中常用公式：Q= U 2t/R Q 1:Q 2=②无论用电器串联或并联。
计算在一定时间所产生的总热量 常用公式Q= Q 1+Q 2+…Qn③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：Q= U 2t/R=Pt 二．应用——电热器：①定义： ②原理：焦耳定律③组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率 、熔点 的合金制成。
三．总功率的两种计算方法：总P =1P +2P +┅+n P =总总I U =总总R U 2=总总R I 2名题点拨题型一。
了解电流的效应例1将规格都是“220V 100W ”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列有关说法中，错误．．的是：【 】 A ．三个电器产生的热量一样多 B ．电流通过三个电器做功一样多 C ．三个电器消耗的电能一样多 D ．电烙铁产生的热量最多针对练习1．下列各种电器中，利用电流热效应工作的是【 】 A ．计算机 B ．电饭锅 C ．电冰箱 D ．电风扇2．暑期持续的“桑拿天”，居民家里的空调、电扇都闲不住，导致电路火灾时有发生，火警电话不断，消防车拉着警笛呼啸而出，赶往火灾现场，调查发现，起火原因如出一辙：电线超负荷使电线内的金属导线发热引燃了外面的绝缘皮．根据学过的物理知识回答：(1)“超负荷”是指电路中的 过大(选填“电流”或“电阻”)。
(2)使火灾发生的理论依据是 。
(3)如果导线是超导材料结果如何 ？题型二。
纯电阻电路计算1．家用电熨斗的铭牌上标有“220V 880W ”的字样。
第五节焦耳定律
R0
课堂练习
B 1．一台直流电动机的电枢线圈的电阻是R，其额定电压是U， 额定功率是P，那么它正常工作时的电流( ) A．等于P/U，且大于U/R B．等于P/U，且小于U/R C．等于P/U，也等于U/R D．不等于P/U，但等于U/R
分析： 对电阻丝：不变量电， 阻 q I , t W qU IUt I2 Rt q 2R W qU t
解析：1.设电阻丝的 电阻为R，
2 q q R 2 由W I Rt, I 得：W t t W2 q 2 W2 16 2 2 W2 32J W1 q1 8 4
解：1.电动机停止转 动，相当于纯电阻电路 U 1 线圈电阻r 1 Ω 2Ω I1 0.5
2.电动机正常转动， 为非纯电阻电路 输入功率P I 2 U 2 2 15W 30W 热功率 P热 I2 2r 8.0W 输出功率P出 P P热 22.0W
练习.如图所示，电路电压为60V，内阻不计，电阻R＝2Ω，电 动机的内阻R0＝1.6Ω，电压表的示数为50V，电动机正常工 作，求电动机的输出功率． 分析： 1.P=IU 2.求出通过电动机的电流I
特别提醒
解决电动机问题注意分两种情况： 1．当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总功率、输 出功率和热功率． 2．当电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电 阻电路．
电动机三功率 P总 P入 IU P热 I2R P出 P入 - P热 功 率 关 系 ：入 P P热 P出 电动机的两种情况 （ 1） 正 常 工 作 P P热 P出 入 （ 2） 卡 机 （ 通 电 不 转 动） 相当于纯电阻电路 电动机的一个效率η P出 P入
第3章：第3节：焦耳定律
第3节：焦耳定律一、电能电功和电功率二、焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量跟的二次方成正比，跟导体的成正比，跟通电时间成。
2．公式：Q＝。
3．单位：焦耳，简称焦，符号J。
4．微观解释：导体中的电子在电场力作用下做定向运动时，会与金属离子不断，碰撞时把一部分动能传递给离子，使离子热运动加剧，导致导体。
三、身边的电热1．电热水器、电饭锅等家用电器是利用了电流的热效应，其电阻丝都是由电阻率的材料制成的。
2．电焊是在焊接的金属接触面上通过，利用接触电阻产生的得到适合焊接的高温，从而对接触面进行焊接的一种方法。
3．插头和插座之间、电线连接处如果接触不良，都会产生大电阻，容易，甚至迸出火花。
4．电视机和显示器的后盖有很多孔，计算机的CPU要安装散热片及风扇，都是为了散热。
1．自主思考——判一判(1)千瓦时(kW·h)是电功的常用单位。
1 kW·h＝3.6×106 J。
()(2)电流通过用电器时，电流做的功越多，说明用电器的电功率越小。
()(3)电功率越大，电流做功一定越快。
()(4)W＝UIt可以计算任何电路的电功。
()(5)Q＝I2Rt可以计算任何电路的热量。
()(6)任何电路都有W＝Q，即UIt＝I2Rt。
()2．合作探究——议一议(1)电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同，两者间有何关系？(2)用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？(3)在电流通过电炉时，能量是如何转化的？在电流通过电动机时，能量又是如何转化的？1．对电功的理解(1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功。
(2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少。
(3)电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用。
2．对电功率的理解(1)电功率P＝Wt＝UI对任何电路都适用。
焦耳定律电流的热效应
电热器的安全使用注意事项
01
注意使用电压和电流
在使用电热器时，要确保使用的电压和电流符合产品说明书的要求，不
要超负荷使用，以免发生火灾或电击危险。
02 03
定期检查和维护
定期检查电热器的电线、插头和元件是否完好无损，如有损坏应及时更 换。同时，要保持电热器的清洁，避免灰尘和杂物影响加热效果和安全 性。
电流的热效应的应用
总结词
电流的热效应在许多领域都有广泛的应用。
详细描述
在工业领域，电流的热效应被用于加热、熔 炼、焊接和热处理等工艺过程。在日常生活 中，电热器、电烤箱、电熨斗等电器也是利 用电流的热效应来提供便利。此外，电流的 热效应还应用于医疗领域，如电热疗法和电 烙术等治疗方法。同时，电流的热效应也是 电磁炉和微波炉等现代厨房电器的工作原理
之一。
04
实验演示焦耳定律
实验目的和原理
目的
通过实验演示，探究电流的热效应，验证焦耳定律。
原理
焦耳定律指出，在封闭电路中，电阻器中产生的热量与电流、电阻和时间成正比。即Q=I²Rt，其中Q表示 电阻器中产生的热量，I表示通过电阻器的电流，R表示电阻器的电阻，t表示时间。
实验设备和材料
实验设备
电源、电流表、电压表、可调电阻、 焦耳计（热水容器）以及导线。
电流的热效应
焦耳定律揭示了电流通过导体时产生 热量的规律，即电流通过导体时，由 于电子与导体原子的相互作用，电子 的动能转化为热能。
能量守恒
根据焦耳定律，电流通过导体产生的 热量最终以热能的形式散失到周围环 境中，实现了能量从电能向热能的转 换，符合能量守恒定律。
第5节 焦耳定律
• 1、有一直流电动机，把它接入0.2V电压的 电路中，电机不转，测得流过电动机的电 流为0.4A，若电动机接入2V电压电路中， 电动机正常工作，电流是1A，求电动机正 常工作时输出功率多大？如果电动机正常 工作时，转子突然被卡住，电动机的发热 功率是多大？
注意：
1、公式W=UIt和P=UI是电功和电功率的一般表达式，
适用于任何用电器，它表示用电器消耗的全部电功和
电功率。而W=I2Rt=U2t/R和P=I2R=U2/R则是前面两
公式与欧姆定律结合而导出的，它们实际上只适用于
纯电阻电路。 2、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化为 其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有多少电 能转化为其它形式的能。
• 4、电功与电热：
• （1）在纯电阻电路中，电功等于电热：W=Q。
• 即电能全部转化为内能：UIt=I2Rt→U=IR，也即欧 姆定律成立。此时有： UIt=I2Rt=（U2/R）t
V 非纯电阻电路中，电功大于电热：W＞Q。
• 即电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机 械能、化学能等其它形式的能量： UIt=I2Rt+E其它 ＞I2Rt→U＞IR，也即欧姆定律不成立。
自由电荷在静电力的作用下会定向移动而做功， 静电力做的功常常说成是电流所做的功，简称 “电功”；而不同导体在相同电压作用下静电 力做功的快慢程度又是不同的，为了比较静电 力做功的快慢，我们引入了“电功率”的概念； 同时电流通过导体是会发热的，我们把它叫 “电热”。那么以上这些物理量之间有何关系 呢？
Q I Rt
2
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．
纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、 电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转 子被卡住的电动机也是纯电阻器件． 非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有 电解槽在发生化学反应的电路． 根据能量守恒定律及“功是能量转化的量度” 可知：电流的热效应产生了电热，则电流必做 功，那么电功与电热间有何关系呢？
第五节焦耳定律1
答案：BD
• 例2、图中虚线框内是一个未知电路，测得它的
两端点a，b之间的电阻是R，在a，b之间加上电压
U，测得流过这电路的电流为I，则未知电路的电
功率一定是( )
• A、I2R
B、U2/R
• C、UI
D、I2R+UI
答案：C
• 例3、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动 机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：
• （1）电动机正常工作时的输出功率。 • （2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动
机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）
答案：1.5W，8W
例4、把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路，
调节变阻器，使电灯都正常发光．若两电路消耗的总功
率分别为P1、P2，两个变阻器R1、R2消耗的电功率分别
第五节 焦耳定律
一、电功 1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷 定向移动所做的功。
2、电流做功的过程伴随着电能和其它形式 的能的转化。
3、表达式： W＝UIt
二、电功率 1、表示电流做功快慢的物理量 2、表达式 P＝UI （定义式）
三、焦耳定律（实验定律）
1、内容： 2、定义式：Q＝I2Rt 3、适用于一切电路 （纯电阻电路、非纯电阻电路） 中电热的计算。
的电流强度I＝5A，由此可知电动机线圈的电阻
R＝
Hale Waihona Puke 。答案：4Ω• 例6、如图所示的电路中，电源电动势ε ＝6V， 内阻r＝1Ω ，M为一直流玩具电动机，其电枢电 阻R1=2Ω ，限流电阻R2=3Ω ，电压表示数为3.6V， 求玩具电动机得到的电功率和转化为机械能的 功率。
初中物理焦耳定律知识点及练习
初中物理焦耳定律知识点及练习焦耳定律是电学中的一个重要定律，它指出电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
其公式为Q=I²Rt，其中I，R，t为国际单位，Q的单位为焦耳。
我们可以从电功和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式。
电热器是利用电来加热的设备，主要由发热体组成。
发热体由电阻丝绕在绝缘材料上做成，具有高电阻率和熔点。
在电动机、电视机等电器中，电热会造成危害，需要考虑散热。
在推导焦耳定律的过程中，我们可以得知：只有当电能全部转化为内能时，电流产生的热量才等于电流所做的功。
例如，在给蓄电池充电时，电流通过蓄电池引起化学反应，电流做的功大部分转化成化学能，只有一部分电能转化为内能，因此蓄电池充电时，电流产生的热量并不等于电功。
焦耳定律揭示了电流通过导体时热效应的规律，实质是定量地表示了电能向内能转化的规律。
焦耳定律的公式是U²t的形式，需要注意的是，欧姆定律只对纯电阻电路才成立。
因此，在焦耳定律的运用中，需要根据问题的条件具体分析和选择公式。
例如，在几个导体串联时，应选用公式Q=I²Rt，以确定导体产生的热量与电阻R成正比；而在几个导体并联时，应选用公式Q=U²t，以确定产生的热量与导体的电阻成反比。
由以上分析可知，应用焦耳定律解释电热现象时，需要明确或比较电能转化的热量Q与电阻R的关系。
此外，还需分清导体是串联还是并联，然后再根据电路的具体条件进行分析，才能得出正确的结论。
1.选D。
电热水壶利用电流热效应加热水。
2.选B。
根据焦耳定律，电热丝产生的热量与电阻成正比，与电流平方成正比。
因此，电阻值较大的电热丝在相同时间内产生的热量较多。
3.选B。
串联电热丝的总电阻值较大，因此通过的电流较小，产生的热量也较少，所需时间较长。
而并联电热丝的总电阻值较小，通过的电流较大，产生的热量也较多，所需时间较短。
因此，t串t并4:1.4.W1W24:3；Q1Q23:4.根据电路中串联电阻的公式，串联电阻的总电阻值为R=R1R27Ω。
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焦耳定律定义
焦耳定律，即电流定律，是19世纪四十年代由法国物理学家埃利斯·吉奥尔耳·莫科夫·焦耳提出的一条电学定律。
该定律认为，当在一条导线上的两个端口之间通过电势差时，会流动恒定的电流，且其大小与电势差成正比，与导线的长度、截面积和电阻等其他条件无关。
焦耳定律是理解电路中电流的重要依据，它表明，在相同的电势差作用下，不同导体的电流是不同的，受到电阻的影响，也就是说，电流与电阻是成反比的。
用数学的语言描述，焦耳定律可以写成：I=U/R，其中I表示电流，U表示电势差，R表示电阻。
埃利斯·吉奥尔耳·莫科夫·焦耳提出的“电流定律”是电子技术发展的一个重要基础，它是我们理解电路中电流变化的重要依据，用于计算电流、电阻和电势差之间的关系以及电路中电流变化的大小。
焦耳定律的另一个重要性质是恒定电势差，即当电流通过导线时，其首尾端口之间的电势差应当保持不变，以便保证电流的恒定性。
焦耳定律还将电流和电势差的关系与导线的导电性能紧密联系起来，它引出了“电阻定律”，即电阻的大小与
导线的长度、截面积有关，并且电阻可以用电阻器来模拟，从而为进一步理解电路中电流的变化提供了依据。
另外，由于电流的大小受电阻的影响，所以根据焦耳定律，当我们改变导线的电阻时，导线上电流的大小也会随之改变，因此焦耳定律也为电路中电流的控制提供了依据。
此外，由于焦耳定律的存在，使得电路中的电流成为可测量的量，从而有助于我们更好地理解电路中的电流分布，开展更深入的电路研究，从而推动电子技术的发展。
总之，焦耳定律是解释电路中电流的重要依据，是理解电路中电流变化的重要指导思想，它是电子技术发展的一个重要基础，也是电路中电流的控制和研究的有力支持。