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

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：
（1）電流的 熱效應
：電能轉換為熱能或光能的現象
（2）電流的 化學效應 ：電能轉換為化學能的現象
（3）電流的 磁效應
熱效應
：電能可產生磁場的現象
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 自由電子 會受電池的 電壓 推動而由電池提供電能：
（1）經 導線 時被轉換成熱能；經 燈泡 時轉換成光能與熱能
（2）消耗掉的電能再由 電池
補充。
電能的供給與消耗

電子 e
U小

電子 e
U大
燈泡
消耗電能
電池
供給電能
導線
消耗電能
 電能公式：
公式
單位
電能公式 E
電能＝電量 × 電壓
E  QV
E 焦耳（J）； Q 庫侖（C）； V 伏特（V）
 1焦耳  1 庫侖電量的電子, 在1伏特電壓下之電能
E
V 
Q
E1  Q1V1
 1伏特  1焦耳
E2  Q2V2
1 J
C
庫侖
電能的計算
1 .5 V

1C
1 .5 V
1C
供給
E  1.5J

（ 假設導線電阻可忽略 ）
消耗
E  1.5J
電功率的定義
 電功率的定義：符號 P 。
電功率＝ 單位時間內所供給或消耗的電能
 可衡量電能供給或消耗的 快慢 。
供給或消耗之電能
 功率
時間
E
P
t
 E  Pt
。
功率的單位與換算
 功率的單位： 瓦特 W
瓩 kW
。
E  焦耳
P 
  焦耳  J  瓦特  W
秒
s
 秒
t
 1W  每秒供給或消耗1焦耳的電能
 1kW  1000W
得『瓦特 W』
E
P
t
用『焦耳J』
用『秒 s』
燈泡的亮度
60W
較
亮
 60W  60焦耳
秒
40W
 40W  40焦耳
秒
（ 若二燈泡依額定電壓使用時 ）
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：
It 庫侖。
 通過的電量：
 若ab 間的電壓 V 伏特，則電量 Q 庫侖通過時，
QV
該電阻會消耗電能
焦耳。
R 歐姆
 I 安培
基礎公式
V=IR
Q=It
E=QV
E=Pt
E  QV  I Vt
 Q  It 
E  I Vt  I I R  t  I 2Rt
V
V2
E  I Vt 
Vt 
t
R
R
E  Pt
 V  I R
I 
V

R
電能 E 與電功率 P 公式
E  QV
E  IV t
QV
P
t
P  IV
E  I Rt
P I R
2
2
V
E
t
R
E  Pt
2
2
V
P
R
E
P
t
單一電路 VIRPEQ關係
※ 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
Q
V
P
I
E
t
R
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
Q1
電池總電量＝線路上電阻電量
P1
V1
I1
R1
E1
Q＝Q1
t
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
串聯電路 VIRPEQ關係
※
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 Q
I
P
R
E
V＝V1＋ V2
t
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
V２
V1
I1
R1
I２
P1
Q1
E1
t
R２
P２
R＝R1＋R2
電池總電量＝流經各電阻電量
Q＝Q1＝Q2
Q2
t
E２
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
×I
並聯電路 VIRPEQ關係
※
V
I 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
R
t
P E
V＝V1＝ V2
電池總電流＝經二電阻電流和
V1 I1
R1 Q
1
P1 E1
t
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
V２ I２ ２ R２
P２
E２
t
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
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
  P1 : P2  R1 : R2
R1
R2
P1
P2
二個燈泡串聯時：
電阻大的燈泡，
電功率大，
比較亮。
 關係 : P  I R
2
( 串聯 I 相等 )
 PR
P1 R1
 
P2 R2
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
  P1 : P2  R2 : R1
R1
P1
R2
P2
二個燈泡並聯時：
電阻大的燈泡，
電功率小，
比較不亮。
P1 R2
 
P2 R1
( 並聯 V 相等 )
V2
 關係 : P 
R
1
 P
( P, R反比)
R
討論三 燈泡的亮度比較
 電燈的亮度：以 電功率
作亮度比較。
V
甲
R
R
丙
R
2
V
P甲 
R
2
V
P乙 
R
2
4V
P丙 
R
 亮度 :
甲:乙 :丙  1 : 1 : 4
2V
2V
乙
V
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 110 V下使用時，電功率才有 1000 W。
 電壓過高， 電器易燒毀 ；電壓過低， 功率不足，煮不熟 。
12.1
（2）可求出電阻大小，視為一定值；如圖電阻為
Ω。
V2
V2
P 
R
R
P
V 2 1102
R 

 12.1
P 1000
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（ 鎳鉻絲 ）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？
 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
E  QV
E  IV t
E  I2Rt
V2
E
t
R
E  Pt
電能
E
熱能
H
焦耳 J
卡 cal
 1 焦耳  0.24 卡
或  1 卡  4.2 焦耳
E  H  4.2
H  mst
1 J  0.24 cal
1 cal  4.2 J
E  0.24  H
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 115500 焦耳。
（2）此電熱器的功率為 385 瓦特。
E  IVt  3.5 110 5  60
 115500J
P  IV  3.5 110
 385 W
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？
375 秒 。（1J = 0.24 cal）
EH
Pt  0.24  ms t
250t  0.24  3001 100 25
t  375 sec
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：
3V
6t J
2 A 1 . 5
6W
2A
6W
V  IR
3  2 R  R  1.5
P  IV
 2  3  6W
6t J
3V 1.5
E  Pt
 6tJ
 驗證 : P1  P
E1  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：
2A
4V
8tJ
6V
2A
12tJ
12W
8W
 驗證 :
P1  P2  P
10V
20W
20tJ
5
2A
E1  E 2  E
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
6A
72W
72tJ
1 1 1 5
  
R 2 3 6
6
R   1 .2 
5
4 A 48W
48tJ
120W
12V
120 tJ
10 A 1.2
12V
 驗證 :
P1  P2  P
E1  E 2  E
複合電路 範例解說
6.如圖的的電路。則求出總電壓V=
45tJ
45W 18V
18
2 .5 A
7 .2 
1A
3V
37.5tJ
37 .5W
2 .5 A
15V
1 1 1 5
6
    R1   1.2
R1 2 3 6
5
 R  1.2  6  7.2
伏特。
V  IR
18  2.5R  R  7.2
3tJ
3W
4.5tJ
3V
4.5W
 驗證 : P1  P2  P3  P
E1  E2  E3  E
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 7.2×106 J 焦耳。
 於110V下使用，流經電鍋的電流為 9.09 A 安培。
 此電鍋的電阻 12.1Ω 歐姆。
 若於220V下使用，電鍋電功率？ 増為 4000W ； 過熱燒毀
 若於 55V下使用，電鍋電功率？ 減為 250W
； 久煮不熟
。
。
E  Pt  1000 2  60 60  7.2 106 J
P  IV  1000  I 110  I  9.09 A
V 2 1102
V2
P1
P2
2
R

 12.1
P
 P V  2  2
P 1000
R
V1 V2
P1
P2
1000 P2
 2

 P2  4000W
2
2
2
110 220
V1 V2
P1
P2
1000 P2
 2
 2  P2  250W
2
2
110 55
V1 V2
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
2：1
甲和乙兩燈泡的電功率比為多少？
。【基測】
QV
P
t
P  IV
2I
P  I2R
1
2
V
P
R
E
P
t
I
2
I
2
 P甲 : P乙  2I 1 : I  2  2 : 1
2
2
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 丁 ；哪個電池最快用完 乙 。
V 乙
R
3
V甲
2R
3
丙
V
1
E  Pt  P   Pt 反比
t
P比  9 : 18 : 4 : 2
t 比  4 : 2 : 9 : 18

3R
2
V
丁
3R
V2
P總電功率 
 V一定下, PR反比
R
串聯時, R 總電阻最大, P總電功率最小  t 最大
 並聯時, R 總電阻最小, P總電功率最大  t 最小
課程結束
Jim 312 Family
2007 年化妝進場
士源與 Jim