电流、电阻和焦耳定律

电功和电热、焦耳定律、电阻定律(知识梳理)功．(2)表达式：设加在一段电路两端的电压为U，流过电路的电流强度为I，则t时间内流过电路的电量q It=.电场力移动电荷做的功t时间内电流做功表明：电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比．注意：电功W UIt=适用于任何电路．在纯电阻电路中，由于U=，所以在纯电阻电路中的电功可表示为IR(3)单位：在国际单位中功的单位是焦耳，符号为J，常见的电功单位还有：千瓦时（kW h⋅），也称“度”，6⋅=⨯度.1=1kW h 3.610J(4)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，就表明有多少电能转化为其他形式的能，即电功反映了电能转化为其他形式能的多少．2．电功率(1)定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值，叫做电功率．(2)公式：计算电功率的普适公式为W=和P UI=，Pt对于纯电阻电路，计算电功率还可以用公式2P I R =和2U P R =.(3)单位：在国际单位制中的单位是瓦，符号为W ，常用的还有千瓦（kW ），1kW=1000W .(4)意义：电功率表示电流做功的快慢．用电器的额定功率和实际功率：①额定功率：用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压（或通以额定电流）时消耗的电功率。

②实际功率：用电器的实际工作时消耗的电功率。

要点诠释：为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。

知识点二、焦耳定律1．焦耳定律： (1)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。

焦耳定律是一个实验定律。

它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。

(2)热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R 的乘积．(3)电功率与热功率对纯电阻电路，电功率等于热功率即：此时，可得U IR=,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和．即：此时，可得U IR>,所以，对非纯电阻电路欧姆定律不成立.2．电热（1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。

物理电流公式大全
1、电流强度：I＝Q电量/t
2、电阻：R=ρL/S
3、欧姆定律：I＝U/R
4、焦耳定律：
（1）Q＝I2Rt普适公式)
（2）Q＝UIt＝Pt＝UQ电量＝U2t/R (纯电阻公式) 5、串联电路：
（1）I＝I1＝I2
（2）U＝U1＋U2
（3）R＝R1＋R2
（4）U1/U2＝R1/R2 (分压公式)
（5）P1/P2＝R1/R2
6、并联电路：
（1）I＝I1＋I2
（2）U＝U1＝U2
（3）1/R＝1/R1＋1/R2 [ R＝R1R2/(R1＋R2)]
（4）I1/I2＝R2/R1(分流公式)
（5）P1/P2＝R2/R1
7、定值电阻：
（1）I1/I2＝U1/U2
（2）P1/P2＝I12/I22
（3）P1/P2＝U12/U22
8、电功：
（1）W＝UIt＝Pt＝UQ (普适公式)
（2）W＝I2Rt＝U2t/R (纯电阻公式)
应用：
在导体内任意两点g、h，定义电压为将单位电荷从点g移动到点h，电场力所需做的机械功：
其中，Vgh是电压，w是机械功，q是电荷量，dL 是微小线元素。

假设，沿着积分路径，电流密度J=jI为均匀电流密度，并且平行于微小线元素：
dL=dlI；其中，I是积分路径的单位矢量。

那么，可以得到电压：
Vgh=Jρl；其中，l是积分路径的径长。

电学基本定律2．3．1、 焦耳定律电流在一段只有电阻元件的电路上所做的功等于电流通过这段电路时的所产生的热量Q 。

焦耳通过实验得到结论：如果通过一段只有电阻元件的电路的电流为I ，这段电路的电阻为R ，通电时间为t ，则Rt I Q 2=这就是焦耳定律，我们还可推出这段电路中电流的发热功率为R I P2=。

电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程。

一般来讲，人们用电的目的往往不是为了发热。

如使用电动机是为了将电能转化为机械能，使用电解槽是为了将电能转化为化学能等等。

发热只是副效应，因此，一般说来电热只是电功的一部分，热功率是电功的一部分。

2．3．2、欧姆定律①部分电路欧姆定律：导体中的电流强度I 跟它两端所加的电压U 成正比，跟它的电阻R 成反比，即R UI =上式适用于金属导电和电解液导电的情况。

对非线线元件（如灯丝、二极管）和气体导电等情况不适用。

②一段含源电路欧姆定律：电路中任意两点间的电势差等于连接这两点的支路上各电路元件上电势降落的代数和，其中电势降落的正、负符号规定如下：a.当从电路中的一点到另一点的走向确定后，如果支路上的电流流向和走向一致，该支路电阻元件上的电势降取正号，反之取负号。

b.支路上电源电动势的方向和走向一致时，电源的电势降为电源电动势的负值（电源内阻视为支路电阻）。

反之，取正值。

如图2-3-1所示，对某电路的一部分，由一段含源电路欧姆定律可求得：3232222211111R I R I r I r I R I U U B A ----++-=-εεε③闭合电路欧姆定律和电源输出功率 〈1〉闭合电路欧姆定律 闭合电路欧姆定律公式：I =路端电压I r U ⋅-=εε⋅+=r R RU对于确定电源ε、r 一定，则I U-图线和R U - 图线如图2-3-2和2-3-3所示。

其中r I m ε=，为电源短路电流。

〈2〉电源输出功率电源的功率()r R I P +==2εε源图2-3-1mUε图2-3-2 图2-3-3电源输出功率()()rRr R R r R IU P 4222++=⋅+==εε出当r R =时电源输出功率为最大r P 42ε=最大此时电源效率 50=η%电源输出功率P 随外电阻R 变化如图2-3-4所示，若电源外电阻分别为1R 、2R 时，输出功率相等，则必有212R R r ⋅=例2、如图2-3-5所示电路，设电源电压不变，问：（1）2R 在什么范围内变化时，2R 上消耗的电功率随2R 的增大而增大？（2）2R 在什么范围内变化时，2R 上消耗的电功率随2R 增大而减小？（3）2R 为何值时，2R 上消耗的电功率为最大？解： 先求出2P 随2R 变化的表达式。

焦耳定律与电功率焦耳定律和电功率是两个密切相关的概念，它们在电学领域中起着重要的作用。

焦耳定律是指电流通过电阻时所产生的热量与电阻、电流以及时间的关系，而电功率则是描述电流流过电路中所产生的功率大小。

本文将对焦耳定律和电功率进行详细论述，并分析它们的应用。

一、焦耳定律焦耳定律由英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳在19世纪提出，它阐述了电流通过电阻导线时所产生的热量与电阻、电流以及时间的关系，其数学表达式可以表示为：Q = I^2 * R * t式中，Q表示热量，单位为焦耳(J)；I表示电流强度，单位为安培(A)；R表示电阻，单位为欧姆(Ω)；t表示时间，单位为秒(s)。

焦耳定律告诉我们，当电流通过电阻时，电阻本身会吸收电能并将其转化为热能。

根据焦耳定律，如果电流强度增大或电阻增大，产生的热量也会相应增大；而如果时间增长，所产生的热量也会增加。

二、电功率电功率是描述电路中电流流过的功率大小的物理量。

它表示单位时间内功率的转变量，可以用以下公式计算：P = I * V式中，P表示电功率，单位为瓦特(W)；I表示电流强度，单位为安培(A)；V表示电压，单位为伏特(V)。

电功率告诉我们，电路中的电流通过电阻时会产生功率，并且功率与电流的大小以及电压的大小有关。

当电流增大或电压增大时，电功率也会相应增大。

三、焦耳定律与电功率的关系焦耳定律与电功率之间存在着密切的关系。

根据焦耳定律的公式Q = I^2 * R * t，我们可以将电流I表示为I = V / R，其中V表示电压。

将这个表达式代入焦耳定律的公式中，可以得到：Q = (V^2 / R) * R * t化简可得：Q = V^2 * t根据功率的定义P = I * V，可以将电流I表示为I = P / V。

将这个表达式代入焦耳定律的公式中，可以得到：Q = (P / V) * R * t化简可得：Q = P * t由此可见，当电流通过电阻时，所产生的热量与电功率乘以时间是等效的。

《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。

电流的5种效应一、电流的热效应1. 定义- 当电流通过导体时，导体会发热的现象称为电流的热效应。

这是因为电流通过导体时，导体中的自由电子与导体中的离子（原子实）发生碰撞，将电能转化为内能，使导体温度升高。

2. 焦耳定律- 定量描述电流热效应的规律是焦耳定律，其表达式为Q = I^2Rt。

其中Q表示热量（单位：焦耳，J），I表示电流（单位：安培，A），R表示电阻（单位：欧姆，Ω），t表示时间（单位：秒，s）。

- 例如，在一个电阻为10Ω的导体中，通入2A的电流，经过5s，根据焦耳定律Q=I^2Rt=(2A)^2×10Ω×5s = 200J，即产生200J的热量。

3. 应用与危害- 应用：电热水器、电熨斗、电饭锅等都是利用电流的热效应工作的。

电热水器内部有电阻丝，当电流通过电阻丝时，电阻丝发热，将水加热；电熨斗的发热芯也是利用电流热效应产生热量来熨烫衣物。

- 危害：电流的热效应在一些情况下会造成危害，例如在输电线路中，由于电流通过导线时会产生热量，如果电流过大或者导线电阻较大，产生的热量过多会导致电能损耗增加，同时可能会使导线温度过高，加速导线的老化甚至引发火灾。

为了减少这种危害，在远距离输电时会采用高压输电的方式，根据P = UI，在输送功率P一定时，电压U升高，电流I就会减小，再根据Q = I^2Rt，电流减小则导线上产生的热量Q会大大减少。

二、电流的磁效应1. 发现- 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。

他发现当导线中有电流通过时，其下方的小磁针会发生偏转，这表明电流周围存在磁场。

2. 安培定则（右手螺旋定则）- 对于直线电流，用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

- 对于环形电流，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。

- 例如，在一根通有从左向右电流的直导线周围，根据安培定则，其周围的磁感线是以导线为圆心的同心圆，在导线下方，磁感线方向垂直纸面向里；对于一个环形电流，若电流为顺时针方向，那么其中心轴线上的磁感线方向是垂直于环形平面向里的。

2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题49 电流的计算、电阻定律、欧姆定律与伏安特性曲线、电功与焦耳定律导练目标导练内容目标1 电流的计算 目标2 电阻定律目标3 欧姆定律与伏安特性曲线目标4电功与焦耳定律【知识导学与典例导练】一、电流的计算 公式 公式含义定义式 I ＝q t q t 反映了I 的大小，但不能说I ∝q ，I ∝1t 微观式 I ＝nqSv 从微观上看n 、q 、S 、v 决定了I 的大小决定式I ＝U RI 由U 、R 决定，I ∝U I ∝1R注意：电解液导电异种电荷反向通过某截面，q ＝|q 1|＋|q 2|电子绕核旋转等效电流TeI =，T 为周期，r T m r kQq 2224 =【例1】现有一根横截面积为S 的金属导线，通过的电流为I ，设每个金属原子可贡献一个Fv自由电子．已知该金属的密度为ρ，摩尔质量为M ，电子的电荷量绝对值为e ，阿伏加德罗常数为A N ，下列说法正确的是（ ）A ．单位体积的导电的电子数为AN MρB ．单位质量的导电的电子数为AN MC ．该导线中自由电子定向移动的平均速率为I Se ρ D ．该导线中自由电子定向移动的平均速率为A IMSN eρE ．该导线中自由电子热运动的平均速率约为真空中光速大小 【答案】ABD【详解】A.金属的摩尔体积：0MV ρ=单位体积的物质的量：01n V =每个金属原子可贡献一个自由电子，自由电子为：AA N N nN Mρ==，A 正确．B.单位质量的物质的量：1n M=每个金属原子可贡献一个自由电子，自由电子为：AA N N nN M==，B 正确． CDE.设自由电子定向移动的速率为v ，根据电流：I =NeSv 得：Iv NeS =又：A A N N nN Mρ==则有：A IMv SN eρ=CE 错误，D 正确． E. 由上式可得A IMv SN eρ=，小于真空中光速大小，E 错误． 二、电阻定律 公式决定式定义式R ＝ρl SR ＝U I区别指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，电阻与U 和I 无关适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质适用于任何纯电阻导体相同点都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释)16cm 测得电阻为R ，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同．现将管中盐水柱均匀拉长至20cm （盐水体积不变，仍充满橡胶管）．则盐水柱电阻为（ ）A ．45R B ．54RC ．1625R D ．2516R 【答案】D【详解】由于总体积不变，设16cm 长时的横截面积为S ．所以长度变为20cm 后，横截面积4'5s s =，根据电阻定律L R S ρ=可知：16R s ρ=⋅，54'45LR S ρ=，联立两式得25'16R R =． A.45R 与计算结果25'16R R =不相符，故A 错误； B.54R 与计算结果25'16R R =不相符，故B 错误； C.1625R 与计算结果25'16R R =不相符，故C 错误； D.2516R 与计算结果25'16R R =相符，故D 正确； 三、欧姆定律与伏安特性曲线 1.欧姆定律的“二同”(1)同体性:指I 、U 、R 三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体。

电流热效应是焦耳定律1.引言1.1 概述概述：电流热效应和焦耳定律是研究电流和热之间关系的重要内容。

电流热效应指的是当电流通过导体时，由于电子的碰撞运动和电阻的存在，会产生Joule 热。

而焦耳定律则描述了电流通过导体时产生的热量与电流强度、电阻和时间的关系。

本文将着重探讨电流热效应和焦耳定律的原理和应用。

通过深入研究电流热效应和焦耳定律，我们可以更好地理解电流与热的相互转化过程。

电流热效应在许多领域中都有着重要的应用，例如电力工程、电子设备和电路设计等。

了解电流热效应的原理和特性，有助于我们选择合适的导体材料和电阻元件，并有效地控制电路中产生的热量。

在本文的正文部分，我们将首先介绍电流热效应的概念和机制。

我们将解释电子在导体内碰撞运动时所产生的热能，并探讨导体材料的电阻对电流热效应的影响。

然后，我们将详细介绍焦耳定律的原理和公式。

焦耳定律清楚地表明了导体中电流通过时所产生的热量与电流强度、电阻和时间的关系。

我们将通过实例和实验数据展示焦耳定律的应用，并进一步讨论其在电路设计和热管理中的重要性。

最后，在结论部分，我们将对本文的主要内容进行总结，并展望未来电流热效应和焦耳定律的研究方向。

我们将强调电流热效应和焦耳定律在新技术、新材料和新能源领域的应用潜力，以及对可持续发展和能源管理的重要意义。

通过对电流热效应和焦耳定律的探讨，本文旨在提供一个全面而深入的理解，以促进电路设计和能源管理领域的进一步发展。

我们希望读者通过本文的阅读，能够对电流热效应和焦耳定律有更清晰的认识，并将其应用于实际问题的解决和创新中。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下主要内容:在本文中，我们将会结构化地探讨电流热效应和焦耳定律。

为了清晰地呈现这两个概念，我们将按如下结构展开讨论。

首先，我们将从引言部分开始，此部分会对整篇文章进行概述。

在概述中，我们将简要介绍电流热效应和焦耳定律的定义以及它们的重要性。

同时，我们还将提供一个对本文结构和目标的概括，以帮助读者了解文章的大致内容和意图。