焦耳定律

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电功和电功率

1、电功:电流做的功叫做电功。

导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功,使自由电荷做定向移动,导致电荷的电势能减小,其他形式能增加,使电势能(电能)转化成其他形式的能,如转化成光能(电灯泡)、热能(电热丝)、机械能(电动机)等。

电功用W表示,W=Uq,由q=It,得W=UIt

2、电功率:单位时间内电流所做的功叫做电功率,用P表示

(1)公式:P=W/t=UIt/t=UI。(公式表示的意义:电流在一段电路上的功率P等于这段电路上的总电流I与其两端电压U的乘积)

(2)单位:瓦特,用W表示。

焦耳定律

(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻以及通电时间成正比。因为这个规律由焦耳从实验中直接得到的,我们叫做焦耳定律。

(2)公式:Q=I²Rt

(3)焦耳定律在纯电阻电路中的推导:在纯电阻电路中(如电阻、白炽灯、电炉、电热毯等),电流所做的功(电功)全部转化为焦耳热Q。

由W=Q=UIt,又由U=IR,可得Q=I²Rt。

重点:电流做功(电功)与热能(电热)的关系

(1)在纯电阻电路(如电阻、白炽灯、电炉、电热毯等)中,电流所做的功(电功)全部转化为热能,欧姆定律可以使用。

电功:W=UIt=I²Rt=U²t/R。

电功率:P=UI=I²R=U²/R。

(2)在非纯电阻电路中,由于电流所做的功(电功)不是全部转化为热能,还会转化成其他形式的能,如电动机会转化成机械能。此时电功就不等于所产生的热能,欧姆定律不适用。

电功:W=UIt≠I²Rt,W=UIt≠U²t/R。W=Q+E(E表示其他形式的能)

电功率:P=UI≠I²R,P=UI≠U²/R。

(3)特别要记住:只有在纯电阻电路中,电功=电热。此时才有UIt=I²Rt=U²t/R。

串联电路和并联电路的功率分配

1、串联电路

(1)串联电路的总功率等于各部分电路功率之和,即P=P1+P2+P3。

(2)串联电路中各电阻两端电功率跟他们的电阻成正比。即P/R=P1/R1=P2/R2=P3/R3=I²。

2、并联电路

(1)并联电路的总功率等于各支路功率之和,即P=P1+P2+P3。

(2)并联电路中各电阻两端电功率跟它们的电阻成反比。


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