因为焦耳定律(I^2RT)表述的本质就是“电流因发热损失的能量”,所以在任何电路中都适用;而UIT中的电压,不止电流转化为热能引起的压降,所以不适用于非纯电路计算发热量。
焦耳定律为什么适用于所有电路
焦耳定律规定:电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比,和通过导体的电流的平方成正比,和通电时间成正比。该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。焦耳定律是一个实验定律,它可以对任何导体来适用,范围很广,所有的电路都能使用。
遇到电流热效应的问题时,例如要计算电流通过某一电路时放出热量;比较某段电路或导体放出热量的多少,即从电流热效应角度考虑对电路的要求时,都可以使用焦耳定律。
焦耳定律为什么和电压无关
焦耳定律是计算一段电路把电能转化为内能(也可以说是热量)多少的,只有在纯电阻电路里,才可以用电压、电流、通电时间三者乘积计算内能,在非纯电阻电路里,电压、电流与时间乘积是用电器消耗总电能,比用电器产生的热量大,所以不能用电压计算内能了!
但是用电流平方、电阻、时间三者乘积算内能无论什么电路都是通用的。例如:电动机消耗总电能是UIt大于内能,两者之差是机械能!
在焦耳定律中为什么热量跟导体的电压没关系
电流热效应,只和通过导体的电流大小有关,因为加在导体两段的电压,不一定全用来产热,而电流则是,电流通过导体摩擦生热。
例如,发动机工作时,电能要转化成热能、机械能,如果供电电压全用来产热,单然可以用电压来算,但发动机还将电能转化成机械能,不可能全用于发热,否则转化成机械能的电能就没有了,能量不受横,因为电能w=qu,u是电压,q是电荷量。
发热有发热用的电压,机械能的转化有转化用的电压。而书上的w=uit,只用于纯电阻电路(只把电能转化成热能的电阻),单电能不单一的转化成热能时(除了热能,还有其他能的转化)就不能用w=uit。所以与电压没关系。