如何證明用1N的力讓乙個物體以1M S的速率運動與讓1A的電流通過1歐姆的電阻兩者的功率相等?

時間 2021-06-07 01:15:35

1樓:快刀梁

BetaCat設計的實驗腦洞很大,但是有兩個致命問題:

1 問題本質是驗證電能和勢能之間的關係,但是實驗的思路是通過熱能中轉驗證。其實是沒必要的。電能和勢能本來就可以轉換啊

2 能量轉換的效率很低。實驗過於理想以至於無法驗證。

不妨從理論入手,物理量都有量綱:

量綱(dimension)是指物理量的基本屬性。物理學的研究可定量地描述各種物理現象,描述中所採用的各類物理量之間有著密切的關係,即它們之間具有確定的函式關係。為了準確地描述這些關係,物理量可分為基本量和匯出量。

基本量就7個,其他所有物理量都可以由他們匯出。這七個就是長度L、質量M、時間T、電流I、溫度Θ、物質的量n和光強度J

機械能P=W/t=Fv,無論是查W,t的量綱還是F,v的量感都可以倒倒機械能P的量綱為[ML^2T^-3]

電能P=VI,V=W/Q(電1伏特等於對1庫侖的電荷做了1焦耳的功,即1 V = 1 J/C),於是兩個I抵消,電能P量綱還是[ML^2T^-3]

以上提供了對複雜物理量分析的思路,不管多麼複雜曲折的物理量,歸一化到量綱以後可以輕易的找到互相之間的聯絡。物理課上應該是提過量綱才對,而且新華字典的附錄,都有各個物理量的量綱,推導一番很是有趣。

下面再昇華一下這個問題,題主可能是覺得電的功率和勢能機械能的功率恰巧是乙個功率,amazing!然而事實是這就是人主觀定義。人們只是在總結電的規律方面引入乙個新的量:

電流,並且定義為1安培=單位時間內通過1/1.602176634×10^19個電子對應的電流。電壓電能電功率都是基於I描述的。

也就是說,並不是人分別發現了電能和機械能,而且巧的是他們能量等價;而是人在描述自然規律時,用的是一套統一的語言描述,不然就亂套了。

2樓:

等溫膨脹

在一定時間段內,前者恒力做功表現為機械能,後者電阻發熱表現為內能,兩者可以等效。設計乙個封閉充有氣體介質的方形容器,某一側壁可以向上滑動,該側壁重量為1N,容器內放置1歐姆的電阻,串入輸出電流為1A的電路中,電路通電後容器內氣體被加熱膨脹,推動可滑動側壁移動,設計可移動側壁的面積,使上述電路通電後一秒鐘所產生的熱能,恰好能推動側壁向上移動1m,就建立起兩用不同形式能量的等效關係。

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