甚麼是電的熱效應

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110Ｖ和220Ｖ。
　　(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。

由於電流(電流實際是流動的電子)通過電線時，電子所帶的能量，當遇到電阻，會釋放其能量，變成熱能。此為電的熱效應 。

電流熱效應- 即是由電能轉換成熱能的現象

電流通過電導體時，會遇到阻力，稱為電阻。電的能量會轉換成熱能，這是電流熱效應。家用電熱器通常是利用鎳鉻合金線(Nichrome wire)來產生熱能, 由於鎳鉻合金線(Nichrome wire)的電阻(resistance)大, 電流好難通過,所以鎳鉻合金線會癸熱。

有什麼電流熱效應的發明?

如電水煲、電飯煲、多士爐、焗爐、電熱水爐、電風筒、電熨斗、電燈泡、電暖爐、等等!

物理學巨星

詹姆斯．焦耳 (James P. Joule) 在 1818 年生於曼徹斯特附近的索福特。父親是一個啤酒莊莊主。由於自幼身體虛弱，十五歲以前在家自學。後來，他跟著名的英國物理兼化學學家約翰．杜爾頓學習化學、物理和數學。

二十歲時，焦耳利用他父親的實驗室從事研究，他把全部精力都投入去發明電動機。1840 年，焦耳發現了「磁飽和狀態」。他對由電流而產生的熱能進行了長期的實驗性研究，並得出了定律，後來這一定律以他的名字來命名。四年後，俄國物理學家伊．赫．楞次發表了他的實驗結果，進一步驗證了焦耳關於電流熱效應。故此，該定律稱為焦耳-楞次定律。另外，焦耳從電學的實驗中得出了機械能可以轉變為熱能的結論，並公佈了這些研究成果。

除了從事科學研究以外，焦耳還與他哥哥一同經營父親的啤酒莊。1854年，焦耳的妻子去世後，他把啤酒莊中屬於他的股份賣掉，全時間投身於科研工作。後來，焦耳與威廉．湯姆生合作做了很多實驗。在焦耳發表的九十七篇科學論文中有二十篇是他們的合作成果。

焦耳是倫敦皇家學會會員。他在 1878 年退休。1889 年焦耳在索福特逝世