焦耳定律的公式和意义：纪念焦耳逝世130周年

小君 2023-02-22 03:49:38 966

焦耳定律的公式和意义：纪念焦耳逝世130周年t=通电时间，单位:s。R=导体的有效电阻，单位:Ω;1840年12月，他在英国皇家学会上宣读了关于电流生热的论文，提出电流通过导体产生热量的定律;由于不久 э . х . 楞次也独立地发现了同样的定律，而被称为焦耳-楞次定律。用公式表示如下:Q=I^2*Rt(J)I=通过导体的电流，单位:A;

焦耳定律的公式和意义：纪念焦耳逝世130周年(1)

詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule;1818年12月24日-1889年10月11日)。英国物理学家，出生于曼彻斯特近郊的沙弗特(Salford)。焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教育。

青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识了著名的化学家道尔顿。道尔顿给予了焦耳热情的教导，教给了他数学、哲学和化学方面的知识，这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础。而且道尔顿教会了焦耳理论与实践相结合的科研方法，激发了焦耳对化学和物理的兴趣，并在他的鼓励下决心从事科学研究工作。

主要成就

焦耳定律的发现

1840年12月，他在英国皇家学会上宣读了关于电流生热的论文，提出电流通过导体产生热量的定律;

由于不久 э . х . 楞次也独立地发现了同样的定律，而被称为焦耳-楞次定律。用公式表示如下:Q=I^2*Rt(J)

I=通过导体的电流，单位:A;

R=导体的有效电阻，单位:Ω;

t=通电时间，单位:s。

热功当量的测定

焦耳的主要贡献是他钻研并测定了热和机械功之间的当量关系。这方面研究工作的第一篇论文《关于电磁的焦耳热效应和热的功值》，是1843年在英国《哲学杂志》第23卷第3辑上发表的。

他将多年的实验结果写成论文发表在英国皇家学会《哲学学报》1850年第140卷上，其中阐明:

第一，不论固体或液体，摩擦所产生的热量，总是与所耗的力的大小成比例。第二，要产生使1磅水(在真空中称量，其温度在50~60华氏度之间)增加1华氏度的热量，需要耗用772磅重物下降1英尺的机械功。

他精益求精，直到1878年还有测量结果的报告。他近40年的研究工作，为热运动与其他运动的相互转换，运动守恒等问题，提供了无可置疑的证据，焦耳因此成为能量守恒定律的发现者之一。

焦耳-汤姆孙效应

1852年焦耳和w. 汤姆孙(即开尔文)发现气体自由膨胀时温度下降的现象，被称为焦耳-汤姆孙效应。这效应在低温和气体液化方面有广泛应用。他对蒸汽机的发展作了不少有价值的工作。

荣誉成就

1850年焦耳当选为英国皇家学会会员。

1866年由于他在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章(Copley Medal)。后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为"焦耳"，简称"焦";并用焦耳姓氏的第一个字母"J"来标记热量。

1889年10月11日，焦耳在塞尔的家中逝世，被埋葬在该市的布鲁克兰(英语:Brooklands Trafford)公墓。在他的墓碑上刻有数字"772.55"，这是他在1878年的关键测量中得到的热功当量值。墓碑上还刻有约翰福音的一段话，"趁着白日，我们必须做那差我来者的工;黑夜将到，就没有人能做工了。(9:4)"位于索尔的威瑟斯本酒馆改为以他的名字命名。

科学精神影响

无论是在实验方面，还是在理论上，焦耳都是从分子动力学的立场出发，进行深入研究的先驱者之一。在从事这些研究的同时，焦耳并没有间断对热功当量的测量。

在去世前两年，焦耳对他的弟弟的说，"我一生只做了两三件事，没有什么值得炫耀的。"相信对于大多数物理学家，他们只要能够做到这些小事中的一件也就会很满意了。焦耳的谦虚是非常真诚的。很可能，如果他知道了在威斯敏斯特教堂为他建造了纪念碑，并以他的名字命名能量单位，他将会感到惊奇，虽然后人决不会感到惊奇。

十八世纪，人们对热的本质的研究走上了一条弯路，"热质说"在物理学史上统治了一百多年。虽然曾有一些科学家对这种错误理论产生过怀疑，但人们一直没有办法解决热和功的关系的问题，是英国自学成才的物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳为最终解决这一问题指出了道路。

物理焦耳定律知识点

电功和电功率

导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力所做的功称为电功。适用于一切电路.包括纯电阻和非纯电阻电路。

1、纯电阻电路:只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件。2、非纯电阻电路:电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。

在国际单位制中电功的单位是焦(J)，常用单位有千瓦时(kW·h)。

1kW·h=3.6×106J

电功率是描述电流做功快慢的物理量

额定功率:是指用电器在额定电压下工作时消耗的功率，铭牌上所标称的功率。实际功率:是指用电器在实际电压下工作时消耗的功率。

用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。

焦耳定律和热功率

焦耳定律:电流流过导体时，导体上产生的热量Q=I 2Rt

此式也适用于任何电路，包括电动机等非纯电阻发热的计算.产生电热的过程，是电流做功，把电能转化为内能的过程。

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。

电功率与热功率

1、区别:电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积。热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率.决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积。2、联系:对纯电阻电路，电功率等于热功率;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。

电功和电热的关系

1、在纯电阻电路中，电流做功，电能完全转化为电路的内能.因而电功等于电热。2、在非纯电阻电路中，电流做功，电能除了一部分转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等其他形式的能.因而电功大于电热，电功率大于电路的热功率。.即有:W=UIt=E机、化 I2Rt或UI=I2R P其他(P其他指除热功率之外的其他形式能的功率)

焦耳定律公式

式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。

1、焦耳定律数学表达式：Q=I^2R*t（适用于所有电路）；2、焦耳定律公式变形：Q=W=Pt; Q=UIt; Q=I^2Rt=(U^2/R)t

焦耳定律练习题

一、实验探究题

焦耳定律的公式和意义：纪念焦耳逝世130周年(2)