6-4 電流的熱效應 1 of 11 在第六章第二節中，我們知道電流的成因是自由電子的流動，原子不移動，只在固定的晶格位置上振動。

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1 6-4 電流的熱效應 1 of 11 在第六章第二節中，我們知道電流的成因是自由電子的流動，原子不移動，只在固定的晶格位置上振動。
電子流動的過程中會和原子發生碰撞，結果電子的動能減少，而使原子的振動加劇，使導線溫度增加，這就是電流的熱效應。 自由電子因碰撞導致速率變慢，像是受到阻力一樣，因此我們稱導線具有電阻。

2 6-4 電流的熱效應 2 of 11 1826年德國學者歐姆發現導體兩端的電壓和流經其中的電流成正比，稱歐姆定律。
電壓 (伏特，V) 電阻(歐姆，Ω) 電流(安培，A) 電壓和電流的比值定義為電阻。 電阻的單位稱為歐姆(ohm，符號為Ω)。 Ex：一導體兩端連接電壓1.5V的乾電池，流 經導體的電流為0.5A，則導體電阻為 R=1.5/0.5=3Ω

3 6-4 電流的熱效應 3 of 11 一般電器如電視、收音機等內部電路板上常可見到各式各樣的電阻零件。
導線的電阻和導線的長度成正比，和其截面積成反比。意思是導線越長、導線越細，電阻越大。

4 6-4 電流的熱效應 4 of 11 金屬導體的電阻很小，常見的導線多以純度高的銅製成，電阻遠小於1歐姆。(導電性：銀>銅>金)
絕緣體的電阻很大，遠超過一百萬歐姆以上。 另外導體的電阻會隨溫度改變，溫度升高時，電阻變大。 例如：室溫下沒點亮的白熾燈泡電阻約為15Ω，點亮後會升溫，其電阻約增加至200 Ω左右。 總結導體的電阻與材質、形狀、溫度均有關。

5 6-4 電流的熱效應 5 of 11 就能量守恆的觀點，電流所產生的熱能實際上就是由電能轉化而來。
由電功率P=IV，再利用導體的歐姆定律V=IR，可導出耗電功率： 由上式可知，電流越大、電阻越大，則每秒鐘由導體所消耗的電能越多(或產生的熱能越多) 。

6 6-4 電流的熱效應 6 of 11 以電爐為例，電路上包含串聯的鎳鉻線與銅導線，所以流經兩者的電流大小一樣。
鎳鉻線在紅熱時電阻約為25Ω，2公尺長的銅導線的電阻約為0.02Ω。 電流一樣大，所以產熱功率與電阻成正比。因此銅的產熱功率小於鎳鉻線的。這就是為何電爐通電後溫度灼熱逼人，而連接的銅導線卻只稍稍溫熱而已。

7 6-4 電流的熱效應 7 of 11 家裡常用的電鍋、烤麵包機、烤箱、電湯匙、電熨斗等，內部都裝有電阻甚大的導線，以供通電流時發熱之用。(所以電阻大也有好處的。) 照明用的燈泡消耗的電能只有一小部分轉換成可見光，大部分的電能還是轉變成熱能耗散掉，發光效率低。 雖然如此，養雞人家在寒冬夜晚，常常點燈給小雞取暖，這也是電流熱效應的一種應用喔！

8 6-4 電流的熱效應 8 of 11 在第一章第二節中，我們曾提及超導體的電阻為零，因此超導體內的電流不會有熱效應。
除了超導體外，所有電器在使用時，或多或少都會產生熱，是因為電器內部的導體都有電阻，所以無法避免電流所造成的熱效應。

9 6-4 電流的熱效應 9 of 11 例題6-4 一家用電鍋的規格為110V、750W，插上電源使用時其電阻約為多少歐姆？若未使用時，該電阻線的電阻有何不同？ 解：(1)由P=IV=V2/R知，750=1102/R  R=16.1Ω。 (2)未使用時，溫度較低，電阻值較16.1 Ω小。

10 6-4 電流的熱效應 10 of 11 習題6-4 (7)電鍋、電烤箱等電器需使用大電流，為何選用較粗的銅線作連接電器和電源之間的導線？
解：因為電流很大，所以希望電線電阻越小越好，這樣產熱功率P=I2R才會小，比較不會浪費電能轉換成熱能。

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