电流的热效应

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能。 電子回到電池，

2、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,電能的轉換,若以E表示燈泡消耗的電能，Q表示通過燈泡的電量，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 EQ V,電流（I）、電量（Q）、時間（t）的關係為I =

3、 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 V,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焦耳的電能。,E=ItV=81110=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

4、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,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，其功率大小與電阻大小成正比（P I 2 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。

5、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（PV2/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)=4000W 4000W 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 當接在55V電壓下，功率：P=V2/R=552(1102/100)=250W 250