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时间:2020-02-01
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1、2-3電流的熱效應電流的熱效應當電流流動時,因導線的微小電阻將一小部電能轉換成熱能,使導線溫度升高。當電流通過某些高電阻材料(如鎳鉻絲)時,會將電能轉換成光能或熱能。利用電能轉換成光能與熱能的方式,稱為電流的熱效應。實例電鍋、電熨斗、吹風機,內部裝有高電阻材料(如鎳鉻絲),通電後會發熱。鎢絲燈泡內的鎢絲,通電後會發光、發熱。電路的能量轉換模型電池內部發生化學變化,電池的化學能轉換成電能釋放出來。導線中的電子受電池的電壓推動而沿電路流動,並攜帶由電池提供之電能。+-電路的能量轉換模型電子流經導線時,所攜帶的電能部分被轉換成熱能,流經燈泡時被轉換成光能和熱
2、能。電子回到電池,所消耗的電能再由電池行化學反應補充。電路的能量轉換過程中,電子的總數沒有改變,只是所攜帶的能量有所增滅。電池在放電一段時間後,電能逐漸消耗減少,最後必須更換電池。電能轉換的計量電源電壓之功能:造成電位差來驅使導線上的電子流動,進而使小燈泡發光、發熱。電壓:每單位電量(1庫侖)通過電源時,所獲得的電能。電池串聯的數目愈多,總電壓愈大,每庫侖電量通過電池時,將獲得更多的電能。單位與符號名詞電能電量電壓電流電阻時間代號EQVIRt單位焦耳(J)庫侖(C)伏特(V)安培(A)歐姆(Ω)秒(s)電能的轉換RVI若以E表示燈泡消耗的電能,Q表示通
3、過燈泡的電量,V表示燈泡兩端的電壓,則三者之間的關係可以下列數學式表示:V=Q/E或E=Q×V電流(I)、電量(Q)、時間(t)的關係為I=Q/t。若流過燈泡的電流為I,則t秒內燈泡消耗的電能為:E=Q×V=I×t×VRVI電壓(V)、電流(I)、電阻(R)的關係為R=V/I,因此:E=Q×V=I×t×V=I2×R×t=V2/R×t計量消耗的電能在生活上,藉由測量電路中通過電器或電阻的電流大小與其兩端的電壓值,可以計量在通電時間內消耗的電能。例如:電鍋所連接的家庭電源是110伏特的電壓,若使用安培計測出通過的電流是8安培時,則每1秒會消耗880焦耳的電
4、能。E=ItV=8×1×110=880(J)電器的功率功率的定義:在單位時間內電源提供的電能或電器消耗的電能。燈泡功率愈大時,在相同時間內能將愈多電能轉換成光能,因此愈明亮。按吹風機開關的不同位置時,代表使用的功率不同,即相同時間內消耗電能轉換成熱能的程度不同60W40W功率以瓦特(W)為單位,1瓦特即每秒消耗1焦耳的電能;因此燈泡每秒消耗60焦耳的電能時,此燈泡的功率是60瓦特。若一電器在t秒內共消耗E焦耳的電能,則該電器的功率P為:功率的公式將兩個表面塗上蠟的電阻串聯在電路上,100歐姆電阻上的蠟會熔化較快。因為電阻串聯時,流過各電阻的電流相同,其
5、功率大小與電阻大小成正比(P=I2×R)。亦即,電阻愈大者,功率愈大,在相同時間內能將更多電能轉換成熱能。串聯的電阻的功率大小將兩個表面塗上蠟的電阻並聯在電路上,通電後,10歐姆電阻上的蠟熔化較快。因為電阻並聯時,其兩端的電壓大小相同,其功率大小與電阻大小成反比(P=V2/R)。亦即,電阻愈小者,功率愈大,在相同時間內能將更多電能轉換成熱能。並聯的電阻的功率大小家庭電器都是以並聯方式連接,因此電器的電壓與電源電壓相同,所以電器的電阻愈大者,功率則愈小。一般家庭的電器都有附上標示,用以說明該電器使用時的適當電壓和功率。家庭電器的連接方式在臺灣,家庭電器適
6、用的電壓有110伏特和220伏特兩種。例如吹風機的標示為110伏特、1000瓦特,表示使用110伏特電源時,每秒產生1000焦耳的能量。電器的使用若接在220伏特的電源時,因為電阻的兩端電壓變大,則其功率變大,吹風機可能會過熱而燒燬。電器的使用解答:吹風機的電阻R=V2/P=1102/100歐姆當接在220V電壓下,功率:P=V2/R=2202÷(1102/100)=4000W4000W>1000W若接在小於110伏特電源(如55伏特)時,因為電阻的兩端電壓變小,則其功率變小,影響電器的使用效果。解答:吹風機的電阻R=V2/P=1102/100歐姆當接
7、在55V電壓下,功率:P=V2/R=552÷(1102/100)=250W250W<1000W若乾電池只連接導線成為通路時(如圖A),則導線的溫度上升很快;若連接小燈泡與導線成為通路時(如圖B),則導線的溫度卻上升很慢。你能說明原因嗎?想一想圖A圖B
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