焦耳定律,楞次定律,焦耳-楞次定律,是同一个定律

焦耳定律也叫焦耳—楞次定律;是描述电路中纯电阻的电转为热的功率P=I*I*R;初中学习的内容;

楞次定律描述感应电流(电势)及感应磁场的规律;高中学习的内容。

焦耳定律,楞次定律

焦耳如何发现能量守恒定律的

焦耳(1818~1889)焦耳,英国物理学家,出身于曼彻斯特一个酿酒厂主家庭。

他从小随父参加酿酒劳动,没有进过正规学校学习,1835年认识曼彻斯特大学教授道尔顿。在他的帮助下,焦耳通过艰苦自学,终于成为一位有成就的科学家。

焦耳一生大部分时间是在实验室里度过的,他做过的实验有400多个。1840年,22岁的焦耳经过多次通电导体产生热量的实验,发现电能可转化为热能,并得出一条定律:电导体所产生的热量与电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比,被称为焦耳—楞次定律。

在这一发现的基础上,焦耳继续探讨各种运动形式之间的能量守恒和转换关系。焦耳在论文中宣布,自然界的能是不能毁灭的,哪里消耗了机械能,总能得到相当的热,热只是能的一种形式。这一宣布打破了统治多年的所谓热质说的机械唯物论,从而引起轰动。此后,焦耳继续改进实验方法,不断提高实验精确度,终于得出了一个重要的物理常数,即热功当量。后人为了纪念他,把功和能量的单位称为“焦耳”,简称“焦”。

走入科学误区的少年

19世纪初叶,“永动机热”席卷整个欧洲。

“爸爸,我想设计一种机器,它一旦运转起来,就不再消耗能量了。”有一天,焦耳天真地对父亲说。

“这可能吗,詹姆斯?”父亲惊疑地问。

“可能的,爸爸。”焦耳充满信心地回答说,“听说有人已经设计出来了,还拿出来公开展览呢!”

从此,为了发明永动机,焦耳几乎消磨了他全部的业余时间。他经常通宵达旦地冥思苦想,设计图纸,制作加工零件。经过几个月的顽强奋战,焦耳制造出了一部崭新的机器模型。

焦耳聚精会神地试了起来,然而这部机器模型中看不中用,人力使它动作起来以后,它只动了几下,就不动了。

接着,焦耳又搞出了几个改进过的设计,但都以失败而告终。这些看起来十分漂亮的机器,实际上是一堆废物。

失败乃是成功之母,迷途的终点常常就是坦途的起点。迷途知返的焦耳进入青年时代以后,经过几年的努力学习,勤奋实践,终于从反面的教训中,找到了热功当量值,并逐渐认识到,能量只能从一种形式转化为另一种形式,绝不能无中生有。

为了让后人少走弯路,焦耳成名后还现身说法,语重心长地告诫那些仍在迷恋永动机的人:“不要永动机,要科学!”

发现能量转变的秘密

焦耳对能量转变研究的方法与他人有所不同,他采取的是严格进行定量实验分析的方法。焦耳对由电流激起的热量进行试验,测定热量与电流强弱和时间的相关性。在研究电流的热效应过程中,焦耳测定了电热当量。

1842年,为了准确测定量值,焦耳设计了一个特殊的实验。他用一个保温性良好的容器装上水,再浸入一个叶轮,叶轮由绳筒带动,而绳筒本身又与下垂的重锤相连接;然后他用重锤下落所做的功和叶轮转动使液体温度升高的办法来求出热功当量。经测定,焦耳发现427千克米的功可以产生1千卡的热量。令人遗憾的是,焦耳的研究成果同迈尔的一样,起初并未引起人们应有的重视。

除迈尔与焦耳之外,还有俄国化学家赫斯、德国物理学家霍耳兹曼、丹麦工程师柯耳丁、德国重量学家和物理学家亥姆霍兹、法国物理学家伊伦,他们都在19世纪40年代~50年代初独立地发表过有关能量守恒的论文。

这么多不同学科的科学家们,在差不多同一时期内独立地发现了物质运动之间能量的守恒性。有鉴于此,物理学就把这些各自不同的发现综合归纳为能量守恒定律。

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