電流的熱效應
電流的熱效應

1.電流的三大效應:
  電流的三大效應包括(1)電流的磁效應(見12-3),(2)電流的化學效應(見13-5),(3)電流的熱效應

2.電流熱效應:
  利用電流通過某些電阻材料(如鎳鉻絲等)時,所產生的光和熱,來達到使用目的,即電能轉換成熱能的現象。例如:吹風機、電熨斗。

3.能量轉換:
  不同形式能量可以互相轉換,光和熱都屬於能量。
  吹風機、電熨斗:電池(或電源)提供電能→熱能
  發亮燈泡:電池(或電源)提供電能→光能和熱能

4.能量單位:
  一般計算能量所用單位:卡(cal)或焦耳(J)
   (1)1 J=0.24 cal
   (2)1 cal=4.18 J

5.電路模型


  (1)電池內部發生化學變化,將化學能輕換為電能釋放出來。
  (2)當電路或成一封閉迴路時,導線中的電荷會受電池的推動而沿電路流動,流動的電荷攜帶電能,經導線時轉換成熱,經燈泡時轉換成光,而消耗掉的電能再由電池補充。
  (3)在封閉迴路中,電荷並沒有消失,但電池的電池漸漸消耗在燈泡及導線上,因此電池放電一段時間後,電能漸減,終至無法使用,必須更換電池。

6.電池串聯:
  燈泡兩端串聯的電池越多,所受電壓越大,燈泡越亮
(1)每庫侖電量經過燈泡時,會提供1.5個電能給燈泡。
(2)每庫侖電量經過燈泡時,會提供3個電能給燈泡。
(3)若串聯太多電池,燈絲會過熱燒燬。

7.計算公式:
 (1)E:燈泡消耗的電能(單位:焦耳.J)
  Q:流經燈泡的電量(單位:庫侖.C)
  V:燈泡兩端的電壓(單位:伏特.V)
   
 (2)若流經燈泡的電流為I(單位:安培.A)則t秒內消耗的電能為
   
 (3)
   
   其中 E=電能(焦耳,J) V=電壓(伏特,V) Q=電量(庫侖,C)
      I=電流(安培,A) R=電阻(歐姆,) t=時間(秒,s)

8.燈泡很亮是指燈泡能在短時間內大量消耗電源提供的電能,並將電能轉換成光和熱

9.功率:
 (1)燈泡若在短時間內大量消耗電能因此燈泡[功率]大。
 (2)燈泡每秒消耗一J的電能,則此燈泡功率為一瓦特(watt,簡記為W)。
 (3)功率公式:
   

10.電壓與功率:
10.一般電器上都標示著適當使用的電壓和功率。
  (1)台灣適用的電壓有110V220V
  (2)若電器上標示為110V.800W表示使用110V電源,每秒產生800J能量,若接在220V下,則電源提供功率便大,電器會因過熱而燒燬。
  (3)若電器上標示為220V.800V表示使用220V電源,每秒產生800J能量,若接在110V下,則電源提供功率便小,影響電器使用效果。
 (4)世界部分地區一般所使用的電壓
地  區    使 用 電 壓  
臺  灣    110V
香  港    220V
中國大陸    220V
日  本  100V(東)、200V(西)
美  國    120V
加拿大    120V
英  國    240V
澳  洲    240V

  (5)根據電器上的標示,可以求出
   

11.活動14-1:
  (1)按下保利綸切割器開關後,切割器中的鎳鉻絲部份,在短時間內溫度上升非常高,而連接鎳鉻絲與電池的金屬片,溫度幾乎沒上升。原因是相同大小的電流通過串聯的鎳鉻絲與金屬片時,由於鎳鉻絲的電阻較金屬片的電阻大很多,因此鎳鉻絲在短時間內可將電能以熱的形式釋放出來。
  (2)保利綸切割器需連接高電阻的鎳鉻絲,產生的熱不足以切割保利綸。
  (3)由上知,電阻在電阻熱對應中非常重要。燈泡中的鎢絲也是利用電流通過高電阻的材料時產生高溫的特性,而放出光、熱。