高二物理

Question

不要因为我问的问题太简单就不详细的讲..其实人们认为越基础的东西要解释起来更加困难...比如1+1=2谁都知道...可是真正有几个人能解释呢?
所以,接下来我问的问题需要的是详细解答!
1.为什么I=U/R只适用于纯电阻电路.....而R=U/I则适用于所有电路
两个式子中的各个量有什么区别...导致这个现象的原因是什么?
因为书上直接写了一个结论..我想知道其中的原理.
2.在一段电路中只有电阻元件..则电场力所作的功W与电流通过这段电路时发出的热量Q相等.
我想问的是:什么叫只有电阻元件?...电阻元件是不是电能全部转化为内能的?
这种电阻元件就称为纯电阻元件?如果还能转化成其他形式的能的话..这种元件就叫做非纯电阻元件是吗?
另外还有一个问题:电阻的作用当然是阻碍电流运动..为什么电阻能使内能增加?
还有一个问题:书上说:在任何电路中,电流产生的热量Q恒为Q=I^2RT
推导式这样的:在纯电阻电路中:W=Q=UIT=I^2RT
所以推导出来的这个公式应该只有在纯电阻电路中Q才是=I^2RT的啊..为什么书上说在所有电路中都是这样的?

都是一些基础性的问题,只不过需要其中的原理罢了...能人解答

Answer 1

佩服你的精神。
I=U/R和R=U/I是一个公式，都只适用于纯电阻电路。所谓纯电阻电路，其特点是电能全部转化为内能，举一个非纯电阻电路的例子：电动机。它大部分电能转化成了机械能（转化机制涉及磁学的知识），只有少部分能量转化为内能，即线路发热，而“线路”，就是纯电阻了。
基于以上认识，假设电动机两端电压为U，线路中电流为I，线路电阻R，那么消耗的能量为W=UIt，而不能是W=Q=I^2Rt。事实上W>Q,因为电能还有转化为了机械能（W=Q+E才正确）；所以就有，UI不等于I^2R，也即U不等于IR。至此，公式I=U/R在非纯电阻电路中就被推翻了。
只有电阻元件，就是保证了U=IR，W=Q，两个式子的成立。而如果电路中有电能转化为了磁场能或其他能量，就不能叫纯电阻了。
电流产生的热量Q恒为Q=I^2Rt，这句话绝对正确，因为它并没有利用U=IR来推导，是实验获得的（焦耳）。正确的逻辑是，Q=I^2Rt为发热量，再加上纯电阻电路的条件，就有W=Q，通过这个关系，就有了W=Q=UIT=I^2Rt.