为什么电能不全部转化为内能用Q=UⅠt?
- 教育综合
- 2023-01-25 17:43:14
焦耳定律Q=I²Rt适用于电路,而Q=U²t/R只适用于纯电阻电路是不是?
是的。Q=I²Rt适用于所有电路,后者只适用于纯电阻电路---------即只适用于将电能完全转化为内能的电路。 例如电动机电路就不是纯电阻电路,给电动机通电时,电能主要转化成了机械能,转化成内能只是一小部分,不能用Q=U²t/R来计算电流产生的热量,只能用Q=I²Rt来计算电流在电动机线圈中产生的热量。其中R就是电动机线圈的电阻(很小)。为什么物理公式(如图1)适用所有电路,而推导式(如图2)只适用电能全部转化成内能的公式
从一到二,其实只需要代入欧姆定律就可以了。但你还记得欧姆定律的适用条件吗?欧姆定律只对纯电阻电路适用。如果电路里面有一个向外做功的电动机(比如马达),那么欧姆定律是不适用的。一般我们会把这个电动机等效分为两部分(以等效串联为例说明),一部分是其内阻,一部分是向外做功的部分。那在计算电功和电功率的时候,内阻部分既可以用一式U'I也可以用二式I²R(但要注意这个一式的U'是内阻部分分得的电压,这个电压小于电动机的总电压U),做功部分只能用一式,因为电阻对其无意义(这个电压就是做功部分分得的电压=总电压U-内阻电压U')。 因此对于整个电动机而言,一式代表的是电动机的输入功率(总功率),如果我们知道为什么纯电阻电路能用Q=I²Rt=IUt=U²/Rt=W=Pt 而非纯电阻电路只能用I²Rt呢?
首先要知道能量的转换 对于纯电阻电路: 电路中的能量就是电能完全转化为热能。 比如:电炉子,电灯泡,都是纯电阻用电器。所以热,有用功,都是一样的结果。 对于非纯电阻电路: 电路中能量是电能的一部分应为本身用电器的电阻转化为热量散失,绝大部分转为其他形式的能。 比如:电风扇,电动机,就是非纯电阻用电器。 电风扇主要作用是扇叶的动能,而电机的热只是其中的一部分。 所以,非纯电阻电路的热功率只能用Q=I²Rt 总功W=IUt,有用功:W-I²Rt为什么w=u方比r乘t只适用于纯电阻电路,原因1,由欧姆定律推导,原因2,电能全部转化为内能,是吗?
理解是正确的。 原因2是定性分析。三种性质的负载中,只有电阻是消耗电能的,电感和电容不消耗电能。 原因1是定量计算。因为W=Pt=UIt=(U²/r)·t焦耳定律定量说明电能向热能转化的规律,为什么Q=I2RT可以适用任何电路而 Q=U2/RT
Q=I2RT 是焦耳定律的数学形式式, 正如你所说“焦耳定律定量说明电能向热能转化的规律”,所以焦耳定律适用于任何电热情形,而Q=U2/RT是, 把I =U/R代入到Q=I2RT得到的,而I =U/R只适用于纯电阻,因此,Q=U2/RT就只适用于纯电阻了。 你一定要理解正确, 只有Q=I2RT叫做焦耳定律, 其他的Q =...... 都不是焦耳定律展开全文阅读
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