課程名稱 電流的熱效應　 編授教師： 中興國中 楊秉鈞

 電流 三大效應

電流的三大效應  電流的三大效應： 熱效應 （1）電流的 ：電能轉換為熱能或光能的現象 化學效應 （2）電流的 ：電能轉換為化學能的現象 （1）電流的 ：電能轉換為熱能或光能的現象 熱效應 化學效應 （2）電流的 ：電能轉換為化學能的現象 （3）電流的 ：電能可產生磁場的現象 磁效應 熱效應 化學效應 磁效應

 電流的熱效應 應用：吹風機、電熨斗、燈泡、電爐、保利綸切割器…

熱效應 能量轉換模型  能量轉換模型： 導線中 會受電池的 推動而由電池提供電能： （1）經 時被轉換成熱能；經 時轉換成光能與熱能 （2）消耗掉的電能再由 補充。 自由電子 電壓 導線 燈泡 電池

電能的供給與消耗 燈泡 消耗電能  電子 e 電池 供給電能  電子 e 導線 消耗電能

E 焦耳（J）； Q 庫侖（C）； V 伏特（V）  電能公式： 公式 電能＝電量 × 電壓 單位 E 焦耳（J）； Q 庫侖（C）； V 伏特（V）

電能的計算   （ 假設導線電阻可忽略 ）

電功率的定義  電功率的定義：符號 。 電功率＝ 。  可衡量電能供給或消耗的 。 單位時間內所供給或消耗的電能 快慢

功率的單位與換算  功率的單位： 。 瓦特 W 瓩 kW 得『瓦特 W』 用『焦耳J』 用『秒 s』

燈泡的亮度 60W 40W 較 亮 （ 若二燈泡依額定電壓使用時 ）

基礎公式 V=IR Q=It E=QV E=Pt 電能公式推演  電能公式推演： 在導線 ab 間，通過的電流 I 安培，耗時 t 秒，則：  通過的電量： 庫侖。  若ab 間的電壓 V 伏特，則電量 Q 庫侖通過時， 該電阻會消耗電能 焦耳。 It QV 基礎公式 V=IR Q=It E=QV E=Pt

電能 E 與電功率 P 公式

單一電路 VIRPEQ關係 t V I R P E P1 E1 R1 I1 V1 Q1 Q ※　圈內關係 V＝IR E＝QV＝Pt Q=It P＝IV＝I2R＝V2/R 　　　※　圈間關係 電池總電壓＝電阻二端之電壓 V＝V1 電池總電流＝流經電阻之電流 I＝I1 電池總電阻＝線路上之電阻 R＝R1 電池總電量＝線路上電阻電量 Q＝Q1 電池提供功率＝電阻消耗功率 P＝P1 電池提供電能＝電阻消耗電能 　　　 E＝E1 V I R P E P1 E1 R1 I1 V1 t Q1 Q × V

串聯電路 VIRPEQ關係 t V I R P E V1 I1 R1 P1 E1 V２ I２ R２ E２ P２ Q Q1 Q2 ※　圈內關係 V＝IR E＝QV＝Pt Q=It P＝IV＝I2R＝V2/R 　　　※　圈間關係 電池總電壓＝二電阻端電壓和 V＝V1＋ V2 電池總電流＝流經各電阻電流 I＝I1＝I2 電池總電阻＝線路上二電阻和 R＝R1＋R2 電池總電量＝流經各電阻電量 Q＝Q1＝Q2 電池提供功率＝電阻消耗功率和 P＝P1＋P2 電池提供電能＝電阻消耗電能和 　　　 E＝E1＋E2 V I R P E t V1 I1 R1 P1 E1 V２ I２ R２ E２ P２ Q Q1 Q2 × I

並聯電路 VIRPEQ關係 t V I R P E V1 I1 R1 P1 E1 V２ I２ R２ P２ E２ Q Q1 Q２ ※　圈內關係 V＝IR E＝QV＝Pt Q=It P＝IV＝I2R＝V2/R 　　　※　圈間關係 電池總電壓＝電阻二端之電壓 V＝V1＝ V2 電池總電流＝經二電阻電流和 I＝I1＋I2 電池總電阻＝如下計算 １/R＝1/R1＋1/R2 電池總電量＝經二電阻電量和 Q＝Q1＋Q2 電池提供功率＝電阻消耗功率和 P＝P1＋P2 電池提供電能＝電阻消耗電能和 　　　 E＝E1＋E2 V I R P E t V1 I1 R1 P1 E1 V２ I２ R２ P２ E２ Q Q1 Q２ ×V

討論一 串聯對燈泡亮度之影響  串聯對燈泡亮度之影響：二燈泡電阻不同時 二個燈泡串聯時： 電阻大的燈泡， 電功率大， 比較亮。

討論二 並聯對燈泡亮度之影響  並聯對燈泡亮度之影響：二燈泡電阻不同時 二個燈泡並聯時： 電阻大的燈泡， 電功率小， 比較不亮。

討論三 燈泡的亮度比較  電燈的亮度：以 作亮度比較。 電功率

討論四 電器的出廠標誌  電器的出廠標誌：其中V－P可作以下表示。 （1）最佳使用環境：電鍋在 V下使用時，電功率才有 W。  電壓過高， ；電壓過低， 。 （2）可求出電阻大小，視為一定值；如圖電阻為 Ω。 110 1000 電器易燒毀 功率不足，煮不熟 12.1

討論五 保利綸切割器原理解析  保利綸切割器的應用： 當手按壓銅片時，切割線（ ）即能產生高熱，可 用以切割保利綸。但按壓銅片的手為何不覺得熱呢？ 鎳鉻絲  原理解析：銅與鎳鉻絲串聯於電路中，其流經二電阻的 電流相等，而鎳鉻絲電阻遠大於銅。  P=I2R，在I 相同下  P  R  電阻很大的鎳鉻絲，產生的熱能就很大 （媒體：1，01’40”；2，02’32”；3，09’03”）

討論六 熱能與電能的轉換  熱能與電能轉換：能量單位須先轉換一致後列式 電能 E 熱能 H 焦耳 J 卡 cal

範例解說 1.一個電熱器兩端的電壓為110 伏特，電流為 3.5 安培，則： （1）5 分鐘內電熱器所消耗的電能為 焦耳。 （2）此電熱器的功率為 瓦特。 115500 385 2.在100V-250W的電熱水壺中裝有300g、25℃的水，若電熱水壺接100V 的電源，若無能量散失，壺中的水達到沸騰，電熱水壺必須通電幾秒？ 。（1J = 0.24 cal） 375 秒

單一電路 範例解說 3.兩個 1.5伏特的乾電池串聯後，連接一電阻線成附圖的電路。若通過電阻線的電流為2安培，則求出各電路元件的V、I、R、P與 t 秒之E：

串聯電路 範例解說 4.兩個如圖的電阻與電池串聯後，成附圖的電路。 則求出各電路元件的V、I、R、P與 t 秒之 E： 10V

並聯電路 範例解說 5.兩個如圖的電阻與電池串聯後，成附圖的電路。 則求出各電路元件的V、I、R、P與 t 秒之 E： 12V

複合電路 範例解說 6.如圖的的電路。則求出總電壓V= 伏特。 18

範例解說 7.標示有110V,1000W 的電鍋，回答以下問題：  於110V下使用2小時，消耗電能 焦耳。  於110V下使用，流經電鍋的電流為 安培。  此電鍋的電阻 歐姆。  若於220V下使用，電鍋電功率？ ； 。  若於 55V下使用，電鍋電功率？ ； 。 7.2×106 J 9.09 A 12.1Ω 増為 4000W 過熱燒毀 減為 250W 久煮不熟

範例解說 8.甲、乙和丙為三個燈泡，甲之電阻為1歐姆，乙和丙之電阻皆為2歐姆， 將此三個燈泡連接成右圖之電路型式，若燈泡之電阻皆符合歐姆定律，則 甲和乙兩燈泡的電功率比為多少？ 。【基測】 2：1

範例解說 8.用相同的正常燈泡、導線與電池，分別連接成下列四個通路，哪個電路中 的電池能使用最久 ；哪個電池最快用完 。 丁 乙

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