焦耳定律与电功率Joule heating
同一根电线里的电流,为什么一段更热?
Q = I²Rt P = UI = I²R初中物理
蓝色:甲瓶,绿色:乙瓶,光点:约定电流方向
Q = I²Rt P = UI = I²R
电流通过导体时产生的热量,与电流的二次方、导体的电阻和通电时间成正比。两段电阻丝串联时电流相同,电阻大的那段每秒产生的热量多,同样多的煤油温度升得快。
U电源电压(V)R₁甲瓶电阻(Ω)R₂乙瓶电阻(Ω)
t = 0.00 s
速度
电路电流0.400A
甲的电功率0.80W
乙的电功率1.60W
两瓶煤油的温度
直线的斜率与电阻成正比;横轴为物理时间。
想一想
两段电阻丝串联,为什么电阻大的那瓶煤油温度升得快?
串联时电流相同,由 Q = I²Rt,电阻越大,相同时间内产生的热量越多;两瓶煤油质量相同,吸热多的温度升得快。把 R₂ 调成 R₁ 的 2 倍,温度曲线的斜率也正好是 2 倍。
模型条件两瓶煤油各 0.1 kg、初温 20°C · 电阻丝产生的热全部被煤油吸收 · 演示时钟加速 10 倍
实验记录
调好参数后点“记录当前数据”。多记几组不同参数的数据,就能画出它们的关系并做直线拟合;暂停后在不同时刻记录,还可以研究读数随时间的变化。