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        為什么安培力做功等于焦耳熱

        2020-04-17 09:21:01文/董玉瑩

        安培力做功=焦耳熱的前提為:1.安培力做負功(做正功的話就是電動機了,電能轉化為機械能)。2.電路中只有一個電動勢即感應電動勢在起作用(沒別的電源參與能量過程)。

        為什么安培力做功等于焦耳熱

        安培力

        安培力是通電導線在磁場中受到的作用力。由法國物理學家A·安培首先通過實驗確定。可表述為:以電流強度為I的長度為L的直導線,置于磁感應強度為B的均勻外磁場中,則導線受到的安培力的大小為f=IBLsinα,式中α為導線中的電流方向與B方向之間的夾角,f、L、I及B的單位分別為N、m、A及T。

        安培力的方向垂直于由通電導線和磁場方向所確定的平面,且I、B與F三者的方向間由左手定則判定。任意形狀導線在均勻磁場中受到的安培力,可看作無限多直線電流元IΔL在磁場中受到的安培力的矢量和。

        焦耳熱

        1841年,英國物理學家焦耳發現載流導體中產生的熱量Q(稱為焦耳熱)與電流 I 的平方、導體的電阻R、通電時間t成正比,這個規律叫焦耳定律。

        采用國際單位制,其表達式為Q=I^2xRt或熱功率P=I^2xR其中Q、I、R、t、P各量的單位依次為焦耳、安培、歐姆、秒和瓦特。

        焦耳定律是設計電照明,電熱設備及計算各種電氣設備溫升的重要公式。

        焦耳定律在串聯電路中的運用:

        在串聯電路中,電流是相等的,則電阻越大時,產生的熱越多。

        焦耳定律在并聯電路中的運用:

        在并聯電路中,電壓是相等的,通過變形公式,W=Q=PT=U2/RT。當U定時,R越大則Q越小。

        需要注明的是,焦耳定律與電功公式W=UIt只適用于純電阻電路,即只有在像電熱器這樣的電路中才可用Q=W=UIt=I^2Rt=U^2t/R。

        另外,焦耳定律還可變形為Q=IRQ(后面的Q是電荷量,單位庫侖(c))。

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