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焦耳定律

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焦耳定律

焦耳定律

上一节《测量小灯泡的电功率》的实验中,我们会观察到小灯泡除了发光外,还发热。在实际生活中,很多用电器在工作时也都伴随着热现象的产生。那么用电器产生的内能,与哪些因素有关呢?这便是我们本节《焦耳定律》要学习的内容。

演示实验:电流热效应的演示

如图所示,

电流的热效应

当电流通过导体时,电能转化成内能的现象,叫做电流的热效应。

各种用电器都有导体,所以只要有用电器通电,就会发热。

焦耳定律

英国物理学家焦耳通过大量实验,在1840年最先精准确定了电流热效应的计算方法:

电流通过导体产生的热量,跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。焦耳定律的公式:

Q=I2Rt;

其中,Q为电流产生的热量,I为电流的大小,R为用电器的电阻。

在串联电路中,电流处处相等,因此用电器的电阻越大,在同样的时间内产生的热量就越多。

电炉在工作时,导线发热少,这是因为导线的电阻小。

而电炉丝发热多,这是因为电炉丝的电阻大。

电热的利用与防止

电热可以利用,但有时也有危害。

电热的利用:热水器、电饭锅、电熨斗等等。

电能的防止:电视机后盖有很多散热孔,电脑运行时需要利用小型内置风扇为主要部件吹风散热。

如果过多的电热不能及时散失,就会产生许多安全隐患。对于大量产热的数据中心,用高昂的电能散热也不划算。2014年微软开始筹备的海底数据中心名为“纳提克项目”,名字来源于马萨诸塞州的地名。该项目把数据中心建在海底,利用流动的海水来为数据运行时的设备散热。

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