3-1 電流的熱效應與化學效應 3-1 電流的熱效應 3-2 電流的化學效應 3-3 電鍍 3-4 電池

3-1 電流的熱效應 在一個封閉的電路中，電流流經電阻，將電能轉換為熱能的現象就是電流熱效應。

電烤箱、電熱水瓶、電暖器是利用電流熱效應的家電產品

焦耳也是一種能量單位，１焦耳大約等於0.24卡。 能量的單位為卡（cal），另一個常用的能量單位是焦耳（joule，簡記為J)，它同時也是「功」的單位。

電池電壓1.5V的意思就是電源每推動1庫侖的電荷流經電路時，會提供電荷1.5J的能量。 電荷中的能量大部分在燈泡中轉換為熱能和光能

V：燈泡兩端電壓　 Q：流經燈泡的電量　 E：燈泡消耗的電能 E、V、Q三者的關係為： E＝V　╳　Q

流經某電器的電流為Ｉ（單位為安培）；電器兩端電壓為Ｖ（單位為伏特）；電器消耗的功率為Ｐ（單位為瓦特），三者的關係為Ｐ =Ｉ ╳ Ｖ。 流經某電器的電流為Ｉ（單位為安培）；電器兩端電壓為Ｖ（單位為伏特）；電器消耗的功率為Ｐ（單位為瓦特），三者的關係為Ｐ　=Ｉ　╳　Ｖ。 燈泡消耗的電能為E V、Q、E三者間的關係為 E=Q ╳ V 又 Q＝I ╳ t　I：電流，單位為安培　 t：時間，單位為秒 因此 t 秒內燈泡消耗的電能為：E＝I ╳ t ╳ V －(a) 功率的定義為：P＝E／t 代入式 a中，得到 P＝ I ╳ V

電器每秒鐘消耗的能量，稱為功率（單位為瓦特，簡記為Ｗ）。

冷氣機、電烤箱的功率標示

電燈的功率愈高就愈亮。 通過燈泡的電流和燈泡兩端的電壓，兩者乘積即為燈泡每秒消耗的電能，乘積愈大，燈泡每秒消耗的電能愈多，燈泡就愈亮。一盞功率40瓦特的燈泡就表示燈泡每秒消耗電能40焦耳，所以它會比功率20瓦特的燈泡，即每秒消耗電能20焦耳的燈泡來得亮。

電力公司計費的能量單位為仟瓦小時，簡記為kWh，1仟瓦小時等於1度的電，1仟瓦= 1000焦耳／秒 ╳ 3600秒= 3.6 ╳ 10 焦耳 電力公司收費是依用戶使用電能多少來收費，「度」即是電能的單位。 長時間使用功率大的電器將十分耗電，所以夏天冷氣機的使用率高，耗電量大。然而功率低的電器，如：學校教室裡的燈具、風扇等，量多且使用時間長，消耗的電能也十分可觀。

3-2 電流的化學效應 進行水的電解時，在正極產生助燃性的氧氣，在負極產生可燃性的氫氣，這種通電而使物質產生化學變化的效應稱為電流的化學效應。

在電解硫酸銅溶液的實驗中，硫酸銅(CuSO )是電解質，在水溶液中會進行解離，產生銅離子(Cu )和硫酸根離子(SO )，解離方程式如下： 4 2+ 2- 4 當通入直流電時，硫酸銅溶液中帶正電的銅離子(Cu )游向負極，在負極上得到個電子而折出銅原子(Cu)，反應方程式如下： 2+

電解硫酸銅溶液，在負極上析出紅色的銅，在正極則產生助燃性的氧氣，和電解水時正極的反應相同。

以碳棒為電極，電解硫酸銅溶液時，溶液中銅離子濃度降低，因此電解一段時間後，硫酸銅溶液由藍色變淡。 硫酸銅水溶液的電解裝置

正極：有無色氣體產生，其為有助燃性的氧氣。 負極：析出紅色固體銅。 電解後的電極

硫酸銅溶液應回收集中處理，或在硫酸銅溶液中加入鋼絲絨，待藍色變淡或變至無色後才可排放。

3-3 電鍍 電鍍的目的在使電鍍層內的金屬與空氣、水分隔絕，達到防鏽效果，又能使物體表面光滑明亮以增加美觀。 電鍍是利用電解的原 理，外加直流電源， 將溶液中的金屬離子 析出在負極表面的化 學反應。 各種應用電鍍的日常用品

電鍍前，必須用砂紙磨去鏽斑，以氫氧鈉水溶液洗去油汙。 電鍍前，若不除去被鍍物上的鏽斑和油污，將 因導電不良，無法鍍上金屬，因此必須用砂紙 磨去鍍物上的鏽斑，並以氫氧化鈉水溶液洗去 油汙。

電鍍時應通入直流電，被鍍物接在負極，擬鍍金屬接在正極，電鍍液必須含有擬鍍金屬的離子溶液。 若要在被鍍物表面鍍銅， 被鍍物需接在負極，銅片 接在正極，以硫酸銅水溶 液為電鍍液進行實驗。 鍍銅裝置

民國75年4月間，發生在二仁溪河口的綠牡犡事件，是電鍍業者隨意排放含銅離子的電鍍廢棄液所造成的汙染。 電鍍液中除重金屬離子外，常含劇毒物質，如鍍 銀的電鍍液中含有劇毒的 氰化物（含CN），必須 加以處理才能排放。 所以實驗之後的硫酸銅溶 液應回收集中處理。 二仁溪地理位置圖

3-4 電池 伏打以含食鹽水的濕抹布夾在銀和鋅的圓型板中間，按照銀 布 鋅 銀 布 鋅……的次序堆積成圓柱，製造出最早的ㄧ個電池，稱為伏打電池。 伏打將兩種不同的金屬以導線連接， 中間隔有可以導電的電解質溶液，就 會產生電流。 依銀板 含食鹽水的濕抹布 鋅板 銀板…的順序堆積成圓柱的伏打電池

鋅銅電池中，鋅片相當電池的負極，而銅片相當於電池的正極。 放入鹽橋後，硫酸鋅水溶液中的鋅片釋放出電子，變成鋅離子溶於水溶液中，因次鋅片相當電池的負極。釋放出來的電子，由鋅片流入導線，經過毫安培計，使毫安培計指針偏轉，然後到達硫酸銅水溶液中的銅片。溶液中的銅離子自銅片獲得電子，形成金屬銅析出，銅片相當於電池的正極。 鋅銅電池中電子及鹽橋中離子流動的情形

鹽橋的功用為溝通電路，形成電流並使溶液保持電中性。 U行管中的硝酸鉀水溶 液把兩種隔離的溶液聯 繫起來，可以避免兩溶 液混合，並溝通電路， 這種裝置稱為鹽橋。沒 有鹽橋則電池不會產生 電流，所以鹽橋是溝通 電路的橋樑 。 U形管口塞住棉花

鋅銅電池正極反應式：Cu ＋2e－ Cu 負極反應式：Zn Zn＋2e－ 總反應式：Zn＋Cu Zn＋Cu 2＋ 2＋ 2 2＋ Zn-Cu鋅銅電池持續放電數分鐘之後，藍色硫 酸銅水溶液漸漸變淡，同時毫安培計的數讀也 逐漸減小。顯示電池產生電流後，銅離子 （Cu ）的濃度漸漸減小，電池所產生的電流 也跟著變小。 2＋