电流的热效应 编辑

物理学概念
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当电流通过电阻时,电流做功而消耗电能,产生了热,这种现象叫做电流的热效应实践证明,电流通过导体所产生的热量和电流的平方,导体本身的电阻值以及电流通过的时间成正比。这是英国科学焦耳和俄国科学家楞次得出的结论,被人称作焦耳-楞次定律。

基本信息

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中文名:电流的热效应

别名:电热效应

表达式:Q=I^2Rt

提出者:焦耳、楞次

提出时间:19世纪

适用领域:电学

应用学科:物理学

公式

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电流的热效应电流的热效应

(普遍适用)

(只适用于电热器)

式中:

I —通过导体的电流,单位是安培(A);

R——导体的电阻,单位是欧姆(Ω);

t ——电流通过导体的时间,单位是秒(s);

Q——电流在电阻上产生的热量,单位是焦(J)。

应用

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一方面,利用电流的热效应可以为人类的生产和生活服务。如在白炽灯中,由于通电后钨丝温度升高达到白热的程度,于是一部分热:以转化为光。发出光亮。另一方面,电流的热效应也有一些不利因素。大电流通过导线而导线不够粗时,就会产生大量的热,破坏导线的绝缘性能,导致线路短路,引发电火灾。为了避免导线过热,有关部门对各种不同截面的导线规定了允许最大通过的电流(安全电流)。导线截面越大,允许通过的电流也越大。(导体的电阻越大,通过导体的电流越小,通电时间越长,电流的热效应就越显著)

相关试验

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【目的和要求】

了解电流的热效应及其简单规律

【仪器和器材】

学生电源(J1202型或J1202-1型)或干电池、蓄电池(J1203型),定值电阻2个(5欧和10欧各1个),石蜡,火柴,φ0.31毫米漆包线20厘米,导线若干。

【实验方法】

方法一

1.在5欧电阻上涂一层蜡后,把它接到6伏电源上,会看到什么现象?用手摸摸电阻,它是不是在发热?这说明电流通过导体会产生什么效应。

2.在两只电阻上涂厚薄相同的蜡,并接在6伏电源上,观察哪个电阻上的蜡熔化得快,是电阻大的还是电阻小的?哪个电阻上的电流大?电流产生的热量少与电流大小有什么关系,

3.将两只电阻串联,涂蜡情况相同,接在6伏电源上,观察哪个电阻上的蜡熔化得快些,是电阻大的还是电阻小的。当电流强度相同时,电流产生的热量多少跟电阻大小有什么关系。

4.将10欧电阻涂上一层厚蜡,接在6伏电源上,通电后蜡开始熔化,随着时间的增加,蜡熔化的越多,最后全部熔化。这说明电流产生的热量多少跟通电时间长短有什么关系。

方法二

1.用漆包线在一根火柴头上缠几匝,隔一段距离,再在另一根火柴头上缠更多匝(缠线的匝数之比可为1:10),两火柴要分开。将漆包线两端接在电源上。通电后,观察哪根火柴先着火。这表明当电流强度相同时,电流产生的热量多少跟电阻大小有什么关系?

2.再用漆包线在一根火柴头缠数匝,先接在4伏电源上,记录下通电后到火柴着火所用的时间。再取一根火柴,用漆包线缠上同样的匝数,接在6伏电源上,记下火柴着火所用的时间。比较这两个时间。当电路电阻一定时,电流产生的热量多少跟通过的电流大小有什么关系?

注意事项】

1.因实验时电流较大,接通电路的时间要尽可能短,蜡熔化后要立即断开电源。

2.火柴着火后,不仅要立即断开电源,还要把火立即吹灭,以防将漆包线其余部分的漆烧掉。

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