八年級(jí)《物理》(人教版)下冊(cè)課本第50頁“想想議議”問:我們知道，額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多.可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多.二者似乎有矛盾，這是怎么回事?

電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比，這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律，其表達(dá)式是Q=I2Rt.通過焦耳定律可推導(dǎo)出另外兩個(gè)常用公式Q=UIt，Q= t.我們根據(jù)Q=I2Rt可以初步得出，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多;而根據(jù)Q= t可以初步得出，電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多.二者似乎有矛盾，這是怎么回事?

要解決以上兩個(gè)問題，我們還得先從焦耳定律及其變形公式的使用范圍來分析.對(duì)于電阻性元件，利用歐姆定律I= ，可將焦耳定律的表達(dá)式Q=I2Rt變換為Q=UIt或Q= t的形式.要注意的是，歐姆定律只對(duì)由電阻組成的電路(即純電阻的電路)才成立，故Q=UIt和Q= t只適用于像電爐#65380;電烙鐵等可以看做純電阻性用電器的電路.如果是純電阻電路，電流做功的結(jié)果是全部變?yōu)闊崃?電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)，這時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電功相等，所以熱量可用Q=I2Rt進(jìn)行計(jì)算，也可用Q=UIt或Q= t來進(jìn)行計(jì)算.但如果不是純電阻電路(如電路中有電動(dòng)機(jī)，則電流做功的結(jié)果是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能;或電路中還有電解槽，則電流做功的結(jié)果是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和化學(xué)能)，這時(shí)電流產(chǎn)生的熱量要小于電功，只能用Q=I2Rt計(jì)算，而不能用Q=UIt或Q= t進(jìn)行計(jì)算.

在應(yīng)用焦耳定律及其變形公式來解決問題時(shí)，應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)行分析選用.例如，當(dāng)幾個(gè)導(dǎo)體串聯(lián)起來時(shí)，由于通過導(dǎo)體的電流相等，通電時(shí)間也相等，應(yīng)用Q=I2Rt分析可知，導(dǎo)體串聯(lián)時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻R成正比.當(dāng)幾個(gè)導(dǎo)體并聯(lián)起來時(shí)，由于加在導(dǎo)體兩端的電壓相等，通電時(shí)間也相等，應(yīng)用Q= t分析可知，導(dǎo)體并聯(lián)時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻R成反比.由此可知，在應(yīng)用焦耳定律及其變形公式來比較導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻R的關(guān)系時(shí)，首先必須分清導(dǎo)體的連接方式(即串#65380;并聯(lián)的情況)，然后選用合適的公式來分析，得出正確的結(jié)論.

責(zé)任編輯 程 哲

注:“本文中所涉及到的圖表#65380;注解#65380;公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文#65377;”