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摘要：电流有三种主要效应：磁效应、化学效应和热效应。焦耳定律是一项重要的定律，它定量地说明电能是如何转化为热能。内容是：电流通过导体产生的热量正比于电流的平方、导体的电阻和通电时间，这个公式表示成Q=I2Rt，它在1841年被发现，然后被广泛使用。本文对焦耳定律在物理学習中的理解与应用做简单的分析。
关键词：焦耳定律；物理；应用
焦耳定律是电流效应的一种，作为电流所产生的一种效应，它有着自己的一套使用规则。在焦耳定律的使用中，除了要关注焦耳定律的使用范围以外，还需要根据题目所给的相关要求，根据实际情况灵活应对。在焦耳定律中，非纯电阻以及纯电阻之间存在着较大区别，需要将这两种情况区分开来，才能够较好解决焦耳定律的相关问题。
一、焦耳定律的理解
焦耳定律Q=I2Rt，在这当中，Q是测量内部能量变化量的量，I2Rt是能量变化量的量度。也就是说，当电流通过纯电阻的电器时，所有电路消耗的电能转化为热能，电流产生的热量等于工作时间内电流所做的功，也就是Q=W，实际上这个转换和守恒定律在电能转化为内能得到表达。焦耳定律中也可以通过其他形式来表示，例如：Q=Pt等等。但在计算当前通过纯电阻使用热时（比如通过电机电流，产生的热量），只能使用公式Q=I2Rt，与其他公式则不能使用[1]。
焦耳定律Q=I2Rt，是反映同一导体或一个电路、一段电路中Q、I、R、t的数量关系。在实际电路中，往往不止一个导体，因此，在使用公式时，应特别注意公式中各物理量之间的对应关系。例如，需要电流通过导体产生的热量，所以I必须是导体的电流，R必须是产生热的导体的电阻，t必须有热产生的某一个时段。
二、焦耳定律的应用
（一）焦耳定律的应用范围
①纯电阻电路：纯电阻电路中，电阻工作所产生的全部都是热能，在这种状态下就可以使用焦耳定律，也就是说，此时有W=Q。此时，通过能量守恒，可以知道电流产生的热量和电流做功的公式两者之间的计算结果应该是相同的，因此可以通过这一种方式来对最终结果进行验算[2]。②非纯电阻电路：在非纯电阻电路中，消耗的电能除了转化为热能，还可以转化为其他形式的，所以非纯电阻工作所产生的热量，实际功率是比产生的热量更多的，也就是W>Q，所以在此时计算电力和电加热不能用错公式，否则会得出错误的结论。
（二）焦耳定律的应用例题
例1：当电饭锅做饭的时候，加热板很热，通常超过100摄氏度，为什么连接到它的电线不太热？
解析：电饭锅电路是一种纯电阻电路，对焦耳定律进行分析比较方便，但对问题的控制更为严格。因此，在解决这个问题时，可以直接利用焦耳定律进行讨论。也就是：因为加热板与串联连接的电线相连，加热时间和电流相等。但加热板是导体的电阻大很多，根据Q=I2Rt，加热板的热量更多。
例2：如图1，下图是电吹风内部的原理图，其中，M是电动机，R为电热丝，当冷风吹过时，电吹风的功率是22W，电动机每分钟能够产生1.2J的热量，那么，电动机的电阻应该有多大？
解析：对于这个问题，就解决上说并不难，但前提条件是对于焦耳定律的适用范围已经有了充分的把握。首先，针对这个问题，通过图可以知道，电吹风由电动机和一个电阻构成，那么焦耳定律就不能够直接使用，也就是说，在计算电动机电阻时，无法通过直接求解。只能够通过功率来解决。也就是，，那么根据这个公式，就可以得到电动机上面的电流是0.1A，因此，在对电动机使用欧姆定律，就可以得到答案，在这个过程中，不能够忘记家用电路的电压为220V，最终可以得出，电动机电阻为2200欧。
例3：有一个直流电动机，它电枢电阻为0.5欧姆，将该电动机接入家用电路中，经电流计测量，通过电枢的电流强度为20安，那么，试求在1小时内，电动机所消耗的电能、电流产生的热量、电动机做的机械功。
解析：首先观察用电器是否是一个纯电阻。电动机不是纯电阻用电器，因此在电流通过的过程中，会产生一定的热量，对于不同的情况，在求解电流产生的热量时，就只能够利用焦耳定律进行计算，与其他相应的推导公式就不再适用。那么，对于电动机消耗的电能，就是电流通过电动机所做的功，利用W=UIt可以直接得出答案，最终得出电动机消耗电能为J。对于电流产生的热量，利用焦耳定律进行计算，即J。对于电动机所做的机械功，利用能量转化守恒定律，将电动机消耗的电能减去电流产生的热量，就可以得到，最终为J。
总之，在解决焦耳定律的相关问题时，首先要根据题意，判断题目要求的物理量是否在焦耳定律的适用范围内，如果在，则可以利用焦耳定律直接求解，如果不在，就需要斟酌还有哪些物理量，找到对应的物理量后求解。
三、结束语
焦耳定律在电学中属于比较重要的部分，因此学习时要将其作为重点来学习。在焦耳定律的应用中，要密切关注所要求的热量是否是非纯电阻电路，如果电路是非纯电阻电路，那么，焦耳定律就存在这一个适用范围，在这个适用范围中，焦耳定律就需要做各方面的考虑，这时候就需要根据题目所给的已知情况讨论。
（作者单位：长沙市麓山国际实验学校）
参考文献
[1]杨文义.焦耳定律的应用及其扩展[J].数理化解题研究（初中版），2015，（07）：51-52.
[2]潘华君.焦耳定律在电磁感应问题中的深化应用和教学建议[J].课程教学研究，2015，（07）：42-44.
关键词：焦耳定律；物理；应用
焦耳定律是电流效应的一种，作为电流所产生的一种效应，它有着自己的一套使用规则。在焦耳定律的使用中，除了要关注焦耳定律的使用范围以外，还需要根据题目所给的相关要求，根据实际情况灵活应对。在焦耳定律中，非纯电阻以及纯电阻之间存在着较大区别，需要将这两种情况区分开来，才能够较好解决焦耳定律的相关问题。
一、焦耳定律的理解
焦耳定律Q=I2Rt，在这当中，Q是测量内部能量变化量的量，I2Rt是能量变化量的量度。也就是说，当电流通过纯电阻的电器时，所有电路消耗的电能转化为热能，电流产生的热量等于工作时间内电流所做的功，也就是Q=W，实际上这个转换和守恒定律在电能转化为内能得到表达。焦耳定律中也可以通过其他形式来表示，例如：Q=Pt等等。但在计算当前通过纯电阻使用热时（比如通过电机电流，产生的热量），只能使用公式Q=I2Rt，与其他公式则不能使用[1]。
焦耳定律Q=I2Rt，是反映同一导体或一个电路、一段电路中Q、I、R、t的数量关系。在实际电路中，往往不止一个导体，因此，在使用公式时，应特别注意公式中各物理量之间的对应关系。例如，需要电流通过导体产生的热量，所以I必须是导体的电流，R必须是产生热的导体的电阻，t必须有热产生的某一个时段。
二、焦耳定律的应用
（一）焦耳定律的应用范围
①纯电阻电路：纯电阻电路中，电阻工作所产生的全部都是热能，在这种状态下就可以使用焦耳定律，也就是说，此时有W=Q。此时，通过能量守恒，可以知道电流产生的热量和电流做功的公式两者之间的计算结果应该是相同的，因此可以通过这一种方式来对最终结果进行验算[2]。②非纯电阻电路：在非纯电阻电路中，消耗的电能除了转化为热能，还可以转化为其他形式的，所以非纯电阻工作所产生的热量，实际功率是比产生的热量更多的，也就是W>Q，所以在此时计算电力和电加热不能用错公式，否则会得出错误的结论。
（二）焦耳定律的应用例题
例1：当电饭锅做饭的时候，加热板很热，通常超过100摄氏度，为什么连接到它的电线不太热？
解析：电饭锅电路是一种纯电阻电路，对焦耳定律进行分析比较方便，但对问题的控制更为严格。因此，在解决这个问题时，可以直接利用焦耳定律进行讨论。也就是：因为加热板与串联连接的电线相连，加热时间和电流相等。但加热板是导体的电阻大很多，根据Q=I2Rt，加热板的热量更多。
例2：如图1，下图是电吹风内部的原理图，其中，M是电动机，R为电热丝，当冷风吹过时，电吹风的功率是22W，电动机每分钟能够产生1.2J的热量，那么，电动机的电阻应该有多大？
解析：对于这个问题，就解决上说并不难，但前提条件是对于焦耳定律的适用范围已经有了充分的把握。首先，针对这个问题，通过图可以知道，电吹风由电动机和一个电阻构成，那么焦耳定律就不能够直接使用，也就是说，在计算电动机电阻时，无法通过直接求解。只能够通过功率来解决。也就是，，那么根据这个公式，就可以得到电动机上面的电流是0.1A，因此，在对电动机使用欧姆定律，就可以得到答案，在这个过程中，不能够忘记家用电路的电压为220V，最终可以得出，电动机电阻为2200欧。
例3：有一个直流电动机，它电枢电阻为0.5欧姆，将该电动机接入家用电路中，经电流计测量，通过电枢的电流强度为20安，那么，试求在1小时内，电动机所消耗的电能、电流产生的热量、电动机做的机械功。
解析：首先观察用电器是否是一个纯电阻。电动机不是纯电阻用电器，因此在电流通过的过程中，会产生一定的热量，对于不同的情况，在求解电流产生的热量时，就只能够利用焦耳定律进行计算，与其他相应的推导公式就不再适用。那么，对于电动机消耗的电能，就是电流通过电动机所做的功，利用W=UIt可以直接得出答案，最终得出电动机消耗电能为J。对于电流产生的热量，利用焦耳定律进行计算，即J。对于电动机所做的机械功，利用能量转化守恒定律，将电动机消耗的电能减去电流产生的热量，就可以得到，最终为J。
总之，在解决焦耳定律的相关问题时，首先要根据题意，判断题目要求的物理量是否在焦耳定律的适用范围内，如果在，则可以利用焦耳定律直接求解，如果不在，就需要斟酌还有哪些物理量，找到对应的物理量后求解。
三、结束语
焦耳定律在电学中属于比较重要的部分，因此学习时要将其作为重点来学习。在焦耳定律的应用中，要密切关注所要求的热量是否是非纯电阻电路，如果电路是非纯电阻电路，那么，焦耳定律就存在这一个适用范围，在这个适用范围中，焦耳定律就需要做各方面的考虑，这时候就需要根据题目所给的已知情况讨论。
（作者单位：长沙市麓山国际实验学校）
参考文献
[1]杨文义.焦耳定律的应用及其扩展[J].数理化解题研究（初中版），2015，（07）：51-52.
[2]潘华君.焦耳定律在电磁感应问题中的深化应用和教学建议[J].课程教学研究，2015，（07）：42-44.