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。,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。,電壓和電流的比值定義為電阻。,電阻的單位稱為歐姆(ohm，符號為)。,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
2、.5=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。,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),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15，點亮後會升溫，其電阻約增加至200 左右。,絕緣體的電阻很大，遠超過一百萬歐姆以上。,總結導體的電阻與材質、形狀、溫度均有關。,6-4 電流的熱效應,5 of 11,由電功率P=IV
3、，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) 。,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。,6-4 電流的熱效應,6 of 11,鎳鉻線在紅熱時電阻約為25，2公尺長的銅導線的電阻約為0.02。,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。,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。,6-4 電流的熱效應,7 of 11,照明用的燈泡消耗的電能只有一小部分轉換成可見光，
4、大部分的電能還是轉變成熱能耗散掉，發光效率低。,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。),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！,6-4 電流的熱效應,8 of 11,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。,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。,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？,例題6-4,9 of 11,解：(1)由P=IV=V2/R知，750=1102/R R=16.1。 (2)未使用時，溫度較低，電阻值較16.1 小。,6-4 電流的熱效應,(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？,習題6-4,10 of 11,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。,6-4 電流的熱效應,網路資源：,1.物理遊樂場 教學示範影片http:/www.ied.edu.hk/has/phys/phydemo/others/index.htm,11 of 11,
