为什么物理公式（如图1）适用所有电路,而推导式(如图2)只适用电能全部转化成内能的公式

来源：学生作业帮编辑：作业帮分类：物理作业时间：2024/11/08 06:15:39

为什么物理公式（如图1）适用所有电路,而推导式(如图2)只适用电能全部转化成内能的公式
图1

图2

从一到二,其实只需要代入欧姆定律就可以了.但你还记得欧姆定律的适用条件吗?欧姆定律只对纯电阻电路适用.如果电路里面有一个向外做功的电动机（比如马达）,那么欧姆定律是不适用的.一般我们会把这个电动机等效分为两部分（以等效串联为例说明）,一部分是其内阻,一部分是向外做功的部分.那在计算电功和电功率的时候,内阻部分既可以用一式U'I也可以用二式I²R（但要注意这个一式的U'是内阻部分分得的电压,这个电压小于电动机的总电压U）,做功部分只能用一式,因为电阻对其无意义（这个电压就是做功部分分得的电压=总电压U-内阻电压U'）.
因此对于整个电动机而言,一式代表的是电动机的输入功率（总功率）,如果我们知道电动机内阻R,那么二式就是电动机的发热功率,一式功率减二式功率就是电动机的输出功率（做功部分的功率）
再补充说明一下：
建议去复习一下物理教科书上对一式的推导
首先明确一点,电流是自由电子在电场中定向移动而产生的.
那么电流做功就等于电场对这些电子所做的功.
假设电子电量q,电势差是U
那么做功W=qU
电流I代表单位时间通过的电量
I=q/t
代入得W=UIt
功率P=W/t=UI
所以通过这个定义推导而出的式一对任意电路适用.
关于电路发热的问题
这个现象是焦耳率先总结得出的,所以电阻发热定律叫焦耳定律
电阻发热的热量Q=I²Rt=U²/R*t
那么显然对于对于纯电阻电路,W=Q=I²Rt=U²/R*t
可以看到和一式就差了一个欧姆定律I=U/R
所以电流在电路里做的功分为两部分,一部分是电阻发热产生热能,一部分是对外做功（电动机、电解槽等）产生机械能,化学能等等.如果没有对外做功的部分,那就是纯电阻电路了.比如电热水壶,电热毯等都可以认为是纯电阻电路.

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