电流的热效应课件.ppt

1、編授教師：中興國中 楊秉鈞 電流的三大效應電流的三大效應 電流的三大效應：（1）電流的 ：轉換為 的現象 （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熱效應化學效應磁效應熱效應化學效應磁效應電能)(4 aqCuSO熱能 電流的熱效應電流的熱效應 電流的熱效應：（1）意義：電能轉換為熱能的現象 （2）應用：吹風機、電熨斗、燈泡、電爐、保利綸切割器、電暖器.等吹風機 電熨斗 燈泡 電爐 保利綸切割器 電暖器 能量轉換模型 電流的熱效應：（3）能量轉換模型：導線中 會受電池的 推動而由電池提供電能：經 時轉換成熱能；經 時轉換成光能與熱能 消耗掉的電能再由 補充。自由

2、電子 電壓導線燈泡電池電子 e消耗能量提供能量能量轉換模型 電流的熱效應：（3）能量轉換模型：電能之供給與消耗示意圖：電子在負極擁有之電位能 ，自由電子由此流出。放電中，電荷總數 ，但電池所具有之電能 。大 不變 漸減 電子 e大U電子 e小U燈泡消耗電能導線消耗電能電池供給電能電能公式與單位 電能與電功率：（1）電能公式：電能公式與單位：1焦耳：1庫侖電量通過1伏特電壓時，所獲得（或消耗）之能量 電壓：1伏特：1 庫侖電量通過時，獲得1焦耳（或消耗）的電能VEQ電壓電量電能電能電量電壓符號使用單位EQV焦耳 J庫侖 C伏特 VCJVEVVE庫侖焦耳伏特QQ焦耳 獲得(或消耗),每庫侖電量通過

3、焦耳 獲得(或消耗),每庫侖電量通過焦耳 獲得(或消耗),每庫侖電量通過220CJ 220V220110CJ 110V1101.5CJ 1.5V1.5 外力對電荷作功示意圖 電能轉換的計算：（1）電能公式：外力對電荷作功示意圖：高重力位能低重力位能獲得位能釋放位能外力須作功獲得位能外力須作功高電位能低電位能IF FOR 電荷低電位能高電位能以正電荷來定義地面地面地面定義：電池正極為高電位；負極為低電位電能公式運用示意圖 電能轉換的計算：（1）電能公式：電能公式運用示意圖：11VEQ提供電能22VEQ消耗電能eQ1ne1V2VQ2ne電功率公式與單位 電能與電功率：（2）電功率公式：意義：單位時

4、間內所供給或消耗的電能，符號：。用作衡量電能供給或消耗的 。電功率公式：電功率單位：瓦特 W（或瓦）及仟瓦 KW 1瓦特：每秒供給（或消耗）1焦耳的電能tEP 快慢sJW 秒焦耳瓦特tEPPWKW10001瓦仟瓦 1000 1秒焦耳時間電能電功率電功率公式與單位 電能與電功率：（1）電功率公式：電功率單位：電功率電能時間符號使用單位Et焦耳 J瓦特 W秒 sP60W40W秒焦耳4040W秒焦耳6060W 依額定電壓使用時電能公式推演 電能公式推演：（1）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

5、電阻會 消耗電能 焦耳.焦耳。安培 I歐姆 RItQVRV RttRVtE2IIIIIItQ VtQVEIPtE RV tRVtVRVVtE2II基礎公式V=IRQ=It E=QVE=Pt常用的電能與電功率公式 電能公式推演：（2）常用的電能與電功率公式：電能電功率PtEtRVERtIEIVtEVE22QtEPRVPRIPIVPtVP22QtEP 電路VIRPEQ關係 電路中的VIRPEQ 關係：（1）單一電路：V 關係：。I 關係：。R 關係：。P 關係：。E 關係：。Q 關係：。單一電路1VV 1II 3V2AVV1II1 3V2A1RR R1R1.51.5PEQ1E1P1QPtEtRVE

6、RtIEIVtEVE22QtEPRVPRIPIVP22IRVneItQQ1PP 1EE 1QQ 6W6WVV1II1V2I24V1V1A1A3V1ARR1R2413PEQ1E1P1Q2E2P2Q 電路中的VIRPEQ 關係：（2）串聯電路：V 關係：。I 關係：。R 關係：。P 關係：。E 關係：。Q 關係：。串聯電路21III21VVV21RRR21212121PPPIVIVIVIIIVVV21PPP21EEE21QQQtItIItIII212121QQQ4W1W3WPtEtRVERtIEIVtEVE22QtEPRVPRIPIVP22IRVneItQQ21PPPtPtPPt2121EEEVV

7、1II1V2I26V6V5A6V2A3A1.223RR1R2PEQ1E1P1Q2E2P2Q 電路中的VIRPEQ 關係：（3）並聯電路：V 關係：。I 關係：。R 關係：。P 關係：。E 關係：。Q 關係：。並聯電路21III21VVV21PPP21EEE21QQQ 1/R1/R1+1/R221212121PPPVIVIIVVVVIII21QQQtItIItIII212118W30W12WPtEtRVERtIEIVtEVE22QtEPRVPRIPIVP22IRVneItQQ21PPPtPtPPt2121EEE 電路中的VIRPEQ 關係：（4）複合電路：V 關係：。I 關係：及 。R 關係：。

8、複合電路21II 321VVVVVV1V2V3II1I2I3RR1R2R3PEQ1E1P1Q2E2P2Q3E3P3Q3231IIIII321111RRRRPtEtRVERtIEIVtEVE22QtEPRVPRIPIVP22IRVneItQQ 電路中的VIRPEQ 關係：（4）複合電路：P 關係：。E 關係：。Q 關係：及 。複合電路321PPPP321EEEE3231QQQQQVV1V2V3II1I2I3RR1R2R3PEQ1E1P1Q2E2P2Q3E3P3Q21QQ PtEtRVERtIEIVtEVE22QtEPRVPRIPIVP22IRVneItQQ能量守恆VV1II1R1RPEQ1E1P

9、1Q電路VIRPEQ關係 VV1II1V2I2RR1R2PEQ1E1P1Q2E2P2QVV1II1V2I2RR1R2PEQ1E1P1Q2E2P2Q1QQ 11111EEPPRRIIVV21QQQ2121212121EEEPPPRRRIIIVVV21QQQ2121212121111EEEPPPRRRIIIVVV單一電路 串聯 並聯10V12V 範例解說1.如圖的電路，求出各電路元件的VIRPE：5A2A2A2V4V6V12V12A6A4A102.1W8W12W20W72W48W12021PPP,無論串聯或並聯J t 8J t12J t20J t72J t48J t120（能量守恆）範例解說2.如

10、圖的的電路。則求出總電壓V=伏特及各元件VIRPE：V3V3A1A5.2V15V1818A5.22.75.218RRIRV2.72.762.12.156653121111RRRW5.4W3W5.37W45J t 5.4J t 3J t45J t 5.37EEEEPPPP321321 :驗證 電能討論討論一 燈泡的亮度 電能討論：（1）討論一：燈泡的亮度 燈泡的亮度，以 為衡量 相同的燈泡，其亮度會隨其連接之不同而異 燈泡亮度比 甲：乙：丙 。甲乙丙V2V2VR電功率RRV4:11R4V:RV:RVP:P:P222丙乙甲1：1：4RVP2討論二 串聯元件的電功率比較 電能討論：（2）討論二：串聯

11、元件的電功率比較 。（串PR正比）若二電器電阻相同：二電器之電功率 。若二電器電阻不同：電阻大者，電功率就 。若為燈泡，串聯時電阻大者，亮度 。1R2R1P2P 2RPRIP RP:串相同大2211RPRP大PRRRP2111PRRRP212221PPPP（PR 比值相同）串聯 I 相同實例討論 串聯 實例討論：元件電壓：。元件電功率：。10VW201P2P1V2VRVIRVRV RP VV410521RPRIP2VV610532WP820521WP1220532PPPVVV2121討論三 並聯元件的電功率比較 電能討論：（3）討論三：並聯元件的電功率比較 。（並PR反比）若二電器電阻相同：二

12、電器之電功率 。若二電器電阻不同：電阻大者，電功率就 。若為燈泡，並聯時電阻大者，亮度 。R1P:並相同小1R2R1P2P),(1 2反比RPRPRVP 小21PPPP2211RPRPPRRRP2121PRRRP2112（PR 乘積相同）並聯 V 相同（媒體：1，232”）A10W120實例討論 並聯 實例討論：元件電流：。元件電功率：。1P2P1I2IRIIRV/1RI/1RP/1AI610531RPRVP/12AI410522WP72120531WP48120522PPPIII2121討論四 保麗龍切割器 電能討論：（4）討論四：保麗龍切割器 切割線（鎳鉻絲）串聯在線路上 使用時，手壓按銅

13、片，鎳鉻絲產生高熱，可用以切割 手壓按銅片，手何以不感覺銅片熱呢？銅片鎳鉻絲 RR 銅片開關鎳鉻絲相等串聯 I RPRIP2銅片鎳鉻絲 PP（媒體：1，221”）討論五 電器出廠標誌 電能討論：（5）討論五：電器出廠標誌VP意義 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，。電器電阻大小：視電阻為定值；如圖電阻為 。1101000電器易燒毀功率不足，煮不熟12.1PVRRVP221.12100011022PVR22VPRVP討論五 電器出廠標誌 電能討論：（5）討論五：電器出廠標誌VP意義 電器工作電流大小：如圖在額定電壓 V 下；工作電流為 A。110VPIIVP

14、AVPI09.911010009.09交流電 AC討論六 熱能與電能轉換 電能討論：（6）討論六：熱能與電能轉換，單位須先轉換一致後列式電能E熱能HPtE tRVE RtIEIVtEQVE22tmsH焦耳 J卡 calcal 0.24 J 1 )J 4.2 (J 4.18 cal 1或或18.4 HEHE 24.0JJcalcal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：5 分鐘內電熱器所消耗的電能為 焦耳。此電熱器的功率為 瓦特。J1155006051105.3 IVtE115500WIVP3851105.3385HE tmsPt24.025100130024

15、.0250tst375375 秒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）I IVt ttPEPtE tRVE RtIEIVtEQVE22PtE tRVE RtIEIVtEQVE22範例解說3.將電阻值為20歐姆的電熱水瓶插在100伏特的電源上，通電5分鐘，則：電熱水瓶產生多少焦耳的熱能？焦耳。電熱水瓶產生的熱能相當於多少卡？卡。若產生的熱能完全被水吸收，則能使600公克20的水，溫度升至多少 度？度。JtRVE52105.1605201001005105.1cal

16、 0.24 J 1 calE4555106.3105.1105.1105.10.241JJ4106.3CTTTTmsH802060036000201600106.3480ER Rt tV V範例解說4.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？；。J6102.7606021000 PtE9.09AIIIVP09.911010007.2106 J1.12100011022PVR12.1増為 4000WWPP400042W

17、PP25041222VPRVP過熱燒毀減為 250W久煮不熟範例解說5.（）將燈泡甲、乙、丙與電池連接成通路，如附圖所示，發現甲燈 泡的電功率最大，乙燈泡的電功率最小。若甲燈泡的電阻為R甲 ，乙燈泡的電阻為R乙，丙燈泡的電阻為R丙，則下列敘述何者 正確？(A)R甲R丙R乙(B)R丙R乙R甲 (C)R甲R乙R丙(D)R乙R丙R甲。A6.（）如圖(一)所示，當甲、乙兩燈泡串聯時，甲燈泡比乙燈泡亮；如 果將兩燈泡並聯後，如圖(二)所示，其中甲、乙兩燈泡的亮度關 係，下列何者正確？（ab與cd間之電壓維持穩定，電功率PIV ，歐姆定律VIR）(A)甲燈泡比乙燈泡亮(B)甲燈泡與乙燈 泡一樣亮(C)甲燈

18、泡比乙燈泡暗(D)甲、乙兩燈泡產生亮暗交 替變化的現象。正比串 PR:乙甲RR反比並 PR:C （一）（二）範例解說7.（）小美家中電路總表使用的電壓為110伏特，最大輸入電流為 50 安培，現在家中正使用以下電器：試問最多還能使用100W的燈 幾盞？(A)7盞(B)6盞(C)5盞(D)4盞。C電器 電磁爐 烤箱 電子鍋 電視機 吹風機 電熨斗 消耗功率 1300 W 1000 W 600 W 150 W 1200 W 700 W 數量 1 1 1 1 1 1 WIVP550011050 最大功率WP49507001200150600100013001WP55049505500255.5100

19、550nn55.55501005500100495050110100110495050110100110700110120011015011060011010001101300nnnnnnVPIIVP(法 2)圖（一）圖（二）圖（三）範例解說8.甲、乙和丙為三個燈泡，連接成如下電路：圖一，甲 1、乙 2、丙 2，甲乙丙三燈泡電功率比 。圖二，甲 1、乙 2、丙 3，甲乙丙三燈泡電功率比 。圖三，甲 1、乙 3、丙 2，甲乙丙三燈泡電功率比 。122221133 假設1A1A2A1:1:22:2:421:21:12:222丙乙甲PPPRIP2 假設3A2A5A2：1：112:18:2532:23

20、:15:222丙乙甲PPP 假設1A1A2A8:3:122:31:11:222丙乙甲PPP25：18：121：3：8等效 4範例解說9.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 。甲乙丙丁VVVV並聯最大最小最小串聯最小最大最大總電功率總電阻總電功率總電阻P,Rt P,Rt 32R丁乙3R23RR318:9:2:4t 2:4:18:9比比PRPttRVPtE /12322111RRRRRRRR31111RRRRRR232RRRRR假設電阻均為R範例解說10.（）取數個電阻為R的電熱器與數個固定電壓為V的電源，將之連結 ，用以加熱杯中

21、的水至沸騰。假設加熱過程中無熱量散失，杯 子與電熱器的吸熱忽略不計，且杯中的水量及最初的水溫均相 同，則下列哪一個裝置所需的加熱時間最短？（A）（B）（C）（D）HE 1反比PttPPtE.時間短,大 PRVP2 代入公式VR/2V2RVR2VRRVPA22RVPB22RVPC2RVPD24D範例解說11.（）電路裝置，如附圖所示。L1、L2、L3及L4為四個相同的 燈泡。若燈泡L4的燈絲突然斷掉，且安培計的電阻忽略 不計，則電池所提供的總電功率有何改變？（A）變大（B）變小（C）不變（D）變為零。BRVP2 公式總電阻增加34RRV反比 PR總電阻愈大電阻愈串聯,總電阻愈小電阻愈並聯,範例解

22、說12.如圖所示的兩個電路圖中，燈泡相同，電池也相同且內無電阻。各燈泡 消耗的電功率分別為P1、P2、P3和 P4，電池提供的電功率分別為 PA 和 PB，則各電功率間有何關係：P1、P2及P3、P4 有何關係？、。PA、P1、P2 有何關係？。PB、P3、P4 有何關係？。VVVRRVV/2V/2RRRVP2 E、P 相加關係21PP 43PP 21PPPA43PPPB範例解說12.如圖所示的兩個電路圖中，燈泡相同，電池也相同且內無電阻。各燈泡 消耗的電功率分別為P1、P2、P3和 P4，電池提供的電功率分別為 PA 和 PB，則各電功率間有何關係：P1、P3 有何關係？。PA、PB 有何關係？。VVVRRVV/2V/2RRRVP2RVP21123414PRVP314PP R/22RRVPA22RVPB22BAPP4BABABAPPVRRVRVRVPPRVPRVP44222222222222（媒體：1，136”）課程結束