关于公式W=UIt和Q=I²Rt

题目

关于公式W=UIt和Q=I²Rt
W=UIt是计算电流所做的功,能不能计算热量呢?Q=I²Rt算出的除了是热量还能是功吗?哪一个公式能通用,哪一个只能在纯电阻电路中使用?还有,纯电阻电路具体是什么啊,完全把电能转化成内能的电路跟纯电阻电路有关系吗?还有根据这两个公式推出的一系列公式什么样的能通用,什么样的不能?问题比较多,希望耐心回答啊~

答案

在物理中,很多公式都分为定义式和推导式,定义式是物理量的普适公式,任何情况下都可以适用,但是推导式却不一定,因为推导的过程中所使用的量化关系可能是有适用范围的.
在电功和电热中就必须区分这两种式子.
电功和电功率的定义式是P=IU和W=IUt,计算电功时,除了这两个式子外的其他式子都是推导式；
电热和热功率的定义式是P=I^2R和Q=I^2Rt,计算电热时,除了这两个式子外的其他式子都是推导式；
其余的推导式都是借助了欧姆定律I=U/R这个公式的,归根结底来说,电功和电热的各种推导式子之所以存在适用范围的问题就是因为借助了欧姆定律,因为欧姆定律在中学范围内是只适用于纯电阻电路的.所谓的纯电阻电路就是电路消耗的电能全部转化成了热量,中学里普遍见到的由电源、电灯泡、定值电阻和滑动变阻器这些元件组成的电路都是纯电阻的电路,偶尔会见到有电动机,马达这类元件的时候,就不是纯电阻电路,因为电动机除了发热外,还向外输出机械能,比如带动叶轮或叶片转动,这类组件中含有电感或电容性的元器件,他们的电压和电流的关系就不满足I=U/R的关系,因此这种时候计算电功和电热就必须用各自的定义式去计算,二者的差值就是电路转化成非热量形式能量的大小.
所以说按照定义式计算,不受电路形式的限制,按照推导式计算,必须考虑电路的形式和组成.
就LZ问的问题而言,计算电功时,如果你使用 W = I^2Rt,这就是使用的推导式,因为定义式是 W =IUt,那么要这样替代就必须满足纯电阻电路的条件,反过来计算电热时使用 Q= IUt,也相当于使用的推导式,同样必须满足纯电阻电路的条件.