焦耳定律

灯泡接入电路中时,灯泡和电线中流过相同的电流,灯泡和电线都要发热,可是实际上灯泡热得发光,电线的发热却觉察不出来.这是为什么?

假如在照明电路中接入大功率的电炉,电线将显著发热,有可能烧坏它的绝缘皮,甚至引起火灾(图9-6).这又是为什么?

要解释上述现象,需要研究电流产生的热量跟哪些因素有关系.

实验实验装置如图9-7所示,在两个相同的烧瓶中装满煤油,瓶中各放一根电阻丝,甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大.通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高,体积膨胀,煤油在玻璃省里上升.电流产生的热量越多,煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况,就可以比较电流产生的热量。

9-7.JPG (42400 字节)

1.接通电路一段时间,比较两瓶中的煤油哪个上升得高(图9-8)。实验结果是:甲瓶中的煤油上升得高.这表明,电阻越大,电流产生的热量多.

2.在两玻璃管中的液柱降回原来的高度后,调节滑动变阻器,加大电流,重做上述实验通电时间与前次相同.在两次实验中比较甲瓶(或乙瓶)中的煤油哪次上升得高(图9-9).实验结果在第二次实验中,瓶中煤油上升得

高,这表明电流越大,电流产生的热量越多.

3.实验表明,通电时间越长,瓶中煤油上升得越高,电流产生的热量越多。

英国物理学家焦耳做了大量的实验,于1840年年最先精确地确定了,电流产生的热量跟电流\电阻和通电时间的关系:

电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,哏导体的电阻成正比,跟通电时间成正比,这个规律叫做焦耳定律.

焦耳定律可以用下面的公式表示:

Q=I2Rt

公式中电流I的单位要用安培,电阻R的单位要用欧姆,通用时间t的单位要要用秒,这样,热量Q的单位就是焦耳.

电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,而没有同时转化为其他形式的能量,也就是电流所做的功全部用来产生热量,那么,电流产生的热量Q就等于电流所做的功W,即Q=UIT,再根据欧姆定律U=IR,就得到Q=I2Rt,可在电流所做的功全部用来产生热量的情况下,焦耳定律可以根据电功的分工和欧姆定律的公式推导出来.

 

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