電流的熱效應(yīng)相關(guān)試驗(yàn)

【目的和要求】

了解電流的熱效應(yīng)及其簡單規(guī)律。

【儀器和器材】

學(xué)生電源（J1202型或J1202－1型）或干電池、蓄電池（J1203型），定值電阻2個(gè)（5歐和10歐各1個(gè)），石蠟，火柴，φ0．31毫米漆包線20厘米，導(dǎo)線若干。

【實(shí)驗(yàn)方法】

方法一

1．在5歐電阻上涂一層蠟后，把它接到6伏電源上，會(huì)看到什么現(xiàn)象？用手摸摸電阻，它是不是在發(fā)熱？這說明電流通過導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生什么效應(yīng)。

2．在兩只電阻上涂厚薄相同的蠟，并接在6伏電源上，觀察哪個(gè)電阻上的蠟熔化得快，是電阻大的還是電阻小的？哪個(gè)電阻上的電流大？電流產(chǎn)生的熱量多少與電流大小有什么關(guān)系，

3．將兩只電阻串聯(lián)，涂蠟情況相同，接在6伏電源上，觀察哪個(gè)電阻上的蠟熔化得快些，是電阻大的還是電阻小的。當(dāng)電流強(qiáng)度相同時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量多少跟電阻大小有什么關(guān)系。

4．將10歐電阻涂上一層厚蠟，接在6伏電源上，通電后蠟開始熔化，隨著時(shí)間的增加，蠟熔化的越多，最后全部熔化。這說明電流產(chǎn)生的熱量多少跟通電時(shí)間長短有什么關(guān)系。

方法二

1．用漆包線在一根火柴頭上纏幾匝，隔一段距離，再在另一根火柴頭上纏更多匝（纏線的匝數(shù)之比可為1：10），兩火柴要分開。將漆包線兩端接在電源上。通電后，觀察哪根火柴先著火。這表明當(dāng)電流強(qiáng)度相同時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量多少跟電阻大小有什么關(guān)系？

2．再用漆包線在一根火柴頭纏數(shù)匝，先接在4伏電源上，記錄下通電后到火柴著火所用的時(shí)間。再取一根火柴，用漆包線纏上同樣的匝數(shù)，接在6伏電源上，記下火柴著火所用的時(shí)間。比較這兩個(gè)時(shí)間。當(dāng)電路電阻一定時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量多少跟通過的電流大小有什么關(guān)系？

【注意事項(xiàng)】

1．因?qū)嶒?yàn)時(shí)電流較大，接通電路的時(shí)間要盡可能短，蠟熔化后要立即斷開電源。

2．火柴著火后，不僅要立即斷開電源，還要把火立即吹滅，以防將漆包線其余部分的漆燒掉。 2100433B

一方面，利用電流的熱效應(yīng)可以為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)。如在白熾燈中，由于通電后鎢絲溫度升高達(dá)到白熱的程度，于是一部分熱：以轉(zhuǎn)化為光。發(fā)出光亮。另一方面，電流的熱效應(yīng)也有一些不利因素。大電流通過導(dǎo)線而導(dǎo)線不夠粗時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生大量的熱，破壞導(dǎo)線的絕緣性能，導(dǎo)致線路短路，引發(fā)電火災(zāi)。為了避免導(dǎo)線過熱，有關(guān)部門對各種不同截面的導(dǎo)線規(guī)定了允許最大通過的電流（安全電流）。導(dǎo)線截面越大，允許通過的電流也越大。(導(dǎo)體的電阻越大，通過導(dǎo)體的電流越小，通電時(shí)間越長，電流的熱效應(yīng)就越顯著)

Q = I^2Rt（普遍適用）

Q = W=UIT=I^2Rt=u^2/R×t（只適用于電熱器）

式中：I —通過導(dǎo)體的電流，單位是安培(A);

R——導(dǎo)體的電阻，單位是歐姆；

t ——電流通過導(dǎo)體的時(shí)間，單位是秒(S)；

Q——電流在電阻上產(chǎn)生的熱量，單位是焦(J)。

生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng) 。

電流的熱效應(yīng)在生產(chǎn)上有許多應(yīng)用，電燈就是利用電流產(chǎn)生的熱使燈絲達(dá)到高溫而發(fā)光的，熔絲利用電流產(chǎn)生的熱使其熔斷而切斷電源等等 。

電流的熱效應(yīng)也有其不利的一面，例如消耗能量，使設(shè)備溫度升高，加速絕緣材料的老化甚至燒壞設(shè)備等等，為了避免過熱，對各種類型的導(dǎo)線根據(jù)其構(gòu)造上的特點(diǎn)都規(guī)定了允許通過的電流最大值：對于各類電氣設(shè)備，都規(guī)定了最大允許功率，即額定功率，或者是規(guī)定了額定電壓和額定電流。在使用時(shí)，應(yīng)注意不要超過允許值或額定值 。