电流的热效应相关试验

【目的和要求】

了解电流的热效应及其简单规律。

【仪器和器材】

学生电源（J1202型或J1202－1型）或干电池、蓄电池（J1203型），定值电阻2个（5欧和10欧各1个），石蜡，火柴，φ0．31毫米漆包线20厘米，导线若干。

【实验方法】

方法一

1．在5欧电阻上涂一层蜡后，把它接到6伏电源上，会看到什么现象？用手摸摸电阻，它是不是在发热？这说明电流通过导体会产生什么效应。

2．在两只电阻上涂厚薄相同的蜡，并接在6伏电源上，观察哪个电阻上的蜡熔化得快，是电阻大的还是电阻小的？哪个电阻上的电流大？电流产生的热量多少与电流大小有什么关系，

3．将两只电阻串联，涂蜡情况相同，接在6伏电源上，观察哪个电阻上的蜡熔化得快些，是电阻大的还是电阻小的。当电流强度相同时，电流产生的热量多少跟电阻大小有什么关系。

4．将10欧电阻涂上一层厚蜡，接在6伏电源上，通电后蜡开始熔化，随着时间的增加，蜡熔化的越多，最后全部熔化。这说明电流产生的热量多少跟通电时间长短有什么关系。

方法二

1．用漆包线在一根火柴头上缠几匝，隔一段距离，再在另一根火柴头上缠更多匝（缠线的匝数之比可为1：10），两火柴要分开。将漆包线两端接在电源上。通电后，观察哪根火柴先着火。这表明当电流强度相同时，电流产生的热量多少跟电阻大小有什么关系？

2．再用漆包线在一根火柴头缠数匝，先接在4伏电源上，记录下通电后到火柴着火所用的时间。再取一根火柴，用漆包线缠上同样的匝数，接在6伏电源上，记下火柴着火所用的时间。比较这两个时间。当电路电阻一定时，电流产生的热量多少跟通过的电流大小有什么关系？

【注意事项】

1．因实验时电流较大，接通电路的时间要尽可能短，蜡熔化后要立即断开电源。

2．火柴着火后，不仅要立即断开电源，还要把火立即吹灭，以防将漆包线其余部分的漆烧掉。 2100433B

一方面，利用电流的热效应可以为人类的生产和生活服务。如在白炽灯中，由于通电后钨丝温度升高达到白热的程度，于是一部分热：以转化为光。发出光亮。另一方面，电流的热效应也有一些不利因素。大电流通过导线而导线不够粗时，就会产生大量的热，破坏导线的绝缘性能，导致线路短路，引发电火灾。为了避免导线过热，有关部门对各种不同截面的导线规定了允许最大通过的电流（安全电流）。导线截面越大，允许通过的电流也越大。(导体的电阻越大，通过导体的电流越小，通电时间越长，电流的热效应就越显著)

Q = I^2Rt（普遍适用）

Q = W=UIT=I^2Rt=u^2/R×t（只适用于电热器）

式中：I —通过导体的电流，单位是安培(A);

R——导体的电阻，单位是欧姆；

t ——电流通过导体的时间，单位是秒(S)；

Q——电流在电阻上产生的热量，单位是焦(J)。

生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应 。

电流的热效应在生产上有许多应用，电灯就是利用电流产生的热使灯丝达到高温而发光的，熔丝利用电流产生的热使其熔断而切断电源等等 。

电流的热效应也有其不利的一面，例如消耗能量，使设备温度升高，加速绝缘材料的老化甚至烧坏设备等等，为了避免过热，对各种类型的导线根据其构造上的特点都规定了允许通过的电流最大值：对于各类电气设备，都规定了最大允许功率，即额定功率，或者是规定了额定电压和额定电流。在使用时，应注意不要超过允许值或额定值 。