高中物理-焦耳定律
焦耳定律三个公式
焦耳定律三个公式焦耳定律是研究热学中的基本定律之一，描述了能量转换的原理。
它建立在能量守恒定律的基础上，指出了能量转化的过程中所涉及的物理量之间的关系。
焦耳定律的三个公式分别是功率公式、电功率公式和电阻功率公式。
下面将详细介绍这三个公式。
1.功率公式：焦耳定律的功率公式描述了功率与电力和电流之间的关系。
它表示为P=IV，其中P为功率，单位为瓦特(W)；I为电流，单位为安培(A)；V为电压，单位为伏特(V)。
这个公式表明，功率等于电流与电压的乘积。
功率可以理解为单位时间内能量的转移速度，或者说单位时间内对外界做功的速率。
根据焦耳定律，电流是电荷通过导体的速率，而电压则是电荷在导体上受到的驱动力。
因此，功率公式可以理解为电流通过导体时所受到的驱动力乘以电流的速率。
换句话说，功率等于电流通过导体时所产生的能量转移速度。
2.电功率公式：焦耳定律的电功率公式描述了电功率与电阻、电流和电压之间的关系。
它表示为P=I^2R，其中P为电功率，单位为瓦特(W)；I为电流，单位为安培(A)；R为电阻，单位为欧姆(Ω)。
电功率可以理解为单位时间内克服电阻所消耗的能量。
由于电流通过电阻时会产生电阻的热量，所以电功率可以看作是电阻产生热量的速率。
根据焦耳定律，电阻的热量与电流的平方成正比。
因此，电功率公式中的电流平方表明了电功率与电流的关系，而电阻则是电功率的比例因子。
3.电阻功率公式：焦耳定律的电阻功率公式描述了电阻功率与电阻和电压之间的关系。
它表示为P=V^2/R，其中P为电阻功率，单位为瓦特(W)；V为电压，单位为伏特(V)；R为电阻，单位为欧姆(Ω)。
电阻功率可以理解为单位时间内通过电阻消耗的能量。
根据焦耳定律，电阻消耗的能量与电流通过电阻时所产生的热量成正比，而产生热量的大小与电压的平方成正比。
因此，电阻功率公式中的电压平方表明了电阻功率与电压的关系，而电阻则是电阻功率的比例因子。
综上所述，焦耳定律的三个公式分别是功率公式、电功率公式和电阻功率公式。
高中物理《焦耳定律》新人教版选修3-1
2．如图所示，直流电动机M的电枢电阻一定， 当电源电压U=0.3V时电动机不转动，电流表 的示数为0.3A．当U=2V时，电动机正常运转， 电流表的示数为0.8A． （1）求电动机正常工作时输出的机械功率． （2）如果在电动机正常工作时，转子突然被 卡住，电动机的热功率多大．
（1）0.96 W ，（2）4W（转 子不动时的电动机电路是纯 电阻电路）．
小结：
１．电功 W UIt ２．焦耳热 Q I 2 Rt
W ３．电功率 P UI t
Q ４．热功率P I 2 R t
小结：焦耳定律 Q＝I2Rt
电功和电热： 1）纯电阻电路中（电路中只含有电阻） W＝UIt＝I2Rt＝Q P电＝UI＝ P热＝Q／t＝I2R 2）非纯电阻电路中： W＝UIt 大于I2Rt＝Q； P电＝UI 大于P热＝Q／t＝I2R P电＝P热＋P其它
2.5《焦耳定律》
当电动车遇到八达岭…… 没辙了！ 歇菜了！ 烧掉了!
为什么呢？
一、电功和电功率
如图一段电路两端的电压为U，通过的电 流为I，在时间t内通过这段电路任一横截 的电荷量 q It ．
则电场力做功 W qU 即： W UIt
1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就 是通常所说的电流所做的功，简称为电功．
（３）单位：在国际单位制中是瓦（W），常 用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）． 1kW＝103W＝106mW=10-3MW
３．额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标 称的功率是额定功率，用电器在实际电压下 工作的功率是实际功率． 用电器只有在额定电压下工作实际功率才 等于额定功率．
几种常见家用电器的额定功率
Q 2 P I R t
纯电阻电路:
电能
人教版高中物理选修31：第二章 2.5焦耳定律 课件
1、电流通过导体时，导体要发热，在此过程中产生的 热量如何计算？电流产生的热量用焦耳定律来计算
2、焦耳定律的内容是什么？怎样表示？
内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平 方、导体电阻和通电时间成正比。 用公式表示为：Q=I2Rt
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．
◆由部分电路欧姆定律可知： Q I 2Rt UIt U 2 t R
q
q
q
多少功？
电场力做的功:W=qU
◆在上面所述的导体中是否存在电流？电流强度是
多少？ 存在，电流强度为：I=q/t
◆若用电流和电压来表示电流所做的功可表示成什么？
电场力做的功:W=qU=UIt 这就是电路中电场力做功即电功的表达式.
评
1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常 所说的电流所做的功，简称为电功．
例2.把一根长为L的电炉丝接到220V的电路中用它来烧 沸一壶水，需时间t秒钟，若将此电炉丝均匀的拉长， 使半径减小为原来的一半，而后再剪掉长为L的一段， 再将余下的电炉丝接到同样的电路中，仍用 它烧沸一 壶同样的水，则需时间 １２t 秒.
解析：由电阻定律可知，此电阻丝阻值变为原来的12 倍，在电压不变的情况下，功率变为原来的1/12，烧 沸同一壶水，需要电功相同，则时间变为原来的12倍， 故，答案为12t.
W=Q =UIt=I2Rt=U2/Rt P电=P热=UI=I2R=U2/R
（1）纯电阻电路——只含有纯电阻的电路，如电炉、 白炽灯等，像演示中电动机不转时的电路.
W电
Q热
电流做的功全部转化为内能W电= Q内 即 P电= P热
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非纯电阻电路中，电能不但有一部分转化为内能还有 一部分转化为其他形式的能量。所以电功不等于电热。
焦耳定律
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产 生。请举例说明。
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫
做电流的热效应。
想想议议
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热
得发红，而导线却几乎不发热? 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
演示实验
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
Q = W = UIt = I2Rt 如：电暖器，电饭锅，电炉子，白炽灯等。
例题
一根 10 Ω 的电阻丝接在 6 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量? 解:
U 6V I= = = 0.6 A R 10 Ω
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×10 W×300 s = 1080 J
答: 在 5 min 内共产生 1080 J 热量。
2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电 机的机械能： 电能 内能+机械能
W＞ Q 热
UIt W=_______
2Rt I Q热=______
四、电热的利用和防止
1．电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
电热器的优点: 清洁卫 生，没有环境污染，热效率 高，还可以方便地控制和调 节温度。
2．电热的危害
流产生的热量与电流、电阻和通电
时间的关系。
二、焦耳定律
1．内容：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，跟通电时间成正比。
2．公式：Q = I2Rt
3．热量单位：焦耳（J）
三、电能和电热关系
1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为 内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电 流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
实验装置
高中物理焦耳定律知识点
高中物理焦耳定律知识点1、高中物理焦耳定律定义焦耳定律规定：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。
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：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。
2、高中物理焦耳定律公式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，该电路为纯电阻电路，这时有：根据电功的公式，我们有【U指电压，单位是伏特(V)】：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：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：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)：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。
3、高中物理焦耳定律使用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。
《焦耳定律》 知识清单
《焦耳定律》知识清单一、焦耳定律的发现焦耳定律是由英国物理学家焦耳发现的。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule）在研究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关的过程中，经过了大量的实验和严密的推理，最终得出了这一重要的定律。
焦耳从小就对科学有着浓厚的兴趣，并展现出了非凡的实验能力。
他通过不断地改进实验装置和方法，精确地测量了电流通过导体时产生的热量，并发现了热量与电流、电阻和时间之间的定量关系。
二、焦耳定律的内容焦耳定律的表述为：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。
用公式表示为：Q ＝ I²Rt 。
其中，Q 表示热量，单位是焦耳（J）；I 表示电流，单位是安培（A）；R 表示电阻，单位是欧姆（Ω）；t 表示通电时间，单位是秒（s）。
这个公式告诉我们，当电流通过导体时，产生的热量会随着电流的增大、电阻的增大以及通电时间的延长而增加。
三、焦耳定律的推导我们可以从电能转化为热能的角度来推导焦耳定律。
当电流通过导体时，电能被转化为热能。
假设在时间 t 内，通过导体的电荷量为 q ，电流 I ＝ q ／ t 。
电场力对电荷做功 W ＝ UIt ，其中 U 是导体两端的电压。
根据欧姆定律 U ＝ IR ，将其代入上式可得 W ＝ I²Rt 。
由于电能全部转化为热能，所以电流通过导体产生的热量 Q 等于电场力做的功 W ，即 Q ＝ I²Rt 。
四、焦耳定律的应用1、计算电热器产生的热量电热器是利用电流的热效应工作的设备，如电热水器、电暖器、电饭锅等。
在知道电热器的电流、电阻和通电时间的情况下，可以利用焦耳定律计算出它产生的热量，从而了解其工作效率和能耗。
2、分析电路中的热损耗在电路中，电阻会导致电能的损耗并转化为热能。
通过焦耳定律，可以计算出这些热损耗，对于优化电路设计、降低能耗具有重要意义。
高三物理焦耳定律知识点
高三物理焦耳定律知识点焦耳定律，又称为焦耳-内耗定律，是热力学中的一个基本定律，描述了导体中电能转化为热能的过程。
它由英国物理学家焦耳于19世纪中期首次提出，并被广泛应用于电路分析和加热效果的研究。
以下是关于高三物理焦耳定律的一些重要知识点。
1. 定义和公式焦耳定律描述了电流通过导体产生的热量与电阻、电流和时间之间的关系。
根据焦耳定律的定义，通过导体中的电能转化为热能的速率正比于电阻、电流强度的平方以及电流通过导体的时间。
焦耳定律的公式如下所示：Q = I^2 * R * t其中，Q表示转化为热能的总量（单位为焦耳），I表示电流强度（单位为安培），R表示电阻（单位为欧姆），t表示时间（单位为秒）。
2. 焦耳定律的应用焦耳定律广泛应用于电路中的热问题分析和电热设备的设计。
例如，当电流通过电阻时，电阻产生的热量可以通过焦耳定律计算得出。
这对于电路中的电流限制和安全保护非常重要。
此外，焦耳定律也被应用于加热器、电炉等电热设备的设计中，以确定所需的功率和耗能等参数。
3. 焦耳定律的推导焦耳定律的推导基于电能守恒定律和电功率的定义。
首先，根据电能守恒定律，电流通过导体时，电能转化为热能，不产生其他形式的能量。
其次，电功率的定义是功率等于电流乘以电压，即P = I * V。
根据欧姆定律，V = I * R。
将电压代入功率公式中可得P = I^2 * R。
进一步引入时间，即可得到焦耳定律的公式。
4. 焦耳定律的条件和限制焦耳定律适用于恒定电流通过恒定电阻的情况。
它假设导体的温度不发生显著变化，导线的内阻可以忽略不计，并且导体的物理性质保持不变。
在实际应用中，如果导体的温度升高过快或导线的内阻较大，焦耳定律可能不再适用。
5. 焦耳定律的单位换算焦耳定律中，电流强度的单位是安培，电阻的单位是欧姆，时间的单位是秒，热能的单位是焦耳。
在实际应用中，常常会使用特定的单位换算。
例如，将电功率单位从瓦特（W）换算为焦耳/秒（J/s），可以使用1瓦特等于1焦耳/秒的换算关系。
焦耳定律课件
18
小结: 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
对纯电阻电路: 电功=电热
公式：P=W/t=IU 单位：W kW
三、电热Q
定义: 电流通过导体产生的热量.
公式：Q=I2Rt
第二章 恒定电流
2.5 焦耳定律
焦耳定律
1
焦耳定律
2
焦耳定律
3
一、电功
1、定义：电场力(或电流)所做的功.
电功是电能转化为其他形式能的量度.
电炉通电时，电能转化为内能；电动机通电 时，电能转化为机械能；电池充电时，电能转 化为化学能。电能转化为其他形式能的过程就 是电流做功的过程。
电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由 电荷的电场力做功。电场力对电荷做功，电荷 的电势能减少，其他形式的能增加。
由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条 件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件.
灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程．
2、用电器接入电路时：
①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其
电阻不变．
②用电器实际功率超过其额焦耳定定律功率时,认为它将被烧毁.
21
例1：对计算任何用电器的电功率
电流在一段电路中所做的功W等于这 段电路中的电流 I 、电路两端的电压U、 通电时间 t 三者的乘积．
3、单位：焦(J) 千瓦时(kW·h).
1kW·h＝3.6×106J
焦耳定律
6
二、电功率
1、定义：单位时间内电流所做的功.
表示电流做功的快慢．
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焦耳定律
焦耳定律概念
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。
焦耳定律内容：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。
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。
焦耳定律公式
对应的物理公式：
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。
纯电阻电路中，推导公式有：
需要注明的是，焦耳定律公式推导式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。
焦耳定律的使用
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。
焦耳定律的使用
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=U ²t/R，当U一定时，R越大则Q越小。