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觀念1電流的熱效應.pptx

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觀念1電流的熱效應.pptx

  1. 1. 觀念1 電流的熱效應 【91~98、100、103~106、109、110】
  2. 2. 考前複習:電能的轉換 • 1.電能的轉換:電能轉換成其他形式的能量。能量不能無中生有,但可 以互相轉換。 P.6 電池 燈泡 馬達 電熨斗與電暖爐 化學能→電能 電能→熱能、光能 電能→力學能 (動能+位能) 電能→熱能 電流熱效應 不是 電流熱效應
  3. 3. 考前複習:電流的熱效應 P.6 意義 電流通過電阻時,會使電阻發熱,這種電能轉成熱能的現象。 應用 電燈泡、電鍋、吹風機、電烤箱、烤麵包機、電熨斗、電暖爐、 保麗龍切割器等。 ▲不是應用熱效應的設計:微波爐、瓦斯爐、電風扇。 2.電流的熱效應:電能→熱能。 ▲雖然導線、電池本身都有電阻,都會消耗電能轉成熱量,但在計算時, 通常會忽略不計。導線、電池發熱忽略不計
  4. 4. 考前複習:電能的大小 • 3.電能的大小:電荷通過電池所獲得的能量,或電荷通過電器所消耗的能量。 P.6 公式 (2個) ①電量Q通過電壓V的電路元件,所獲得或失去的能量E=QV。 ②且Q=I×t,則電能又可以寫成E=I×V×t。【參考】 單位 電能單位為焦耳(J):熱學的能量單位是卡,但物理上能量的慣用的單位 是焦耳。 ①焦耳(J)=庫侖(C)×伏特(V)=安培(I)×伏特(V)×秒(s)。 ②焦耳與熱量的關係:1焦耳(J)=0.24卡(cal);1卡=4.2焦耳(J)。 【參考】 失 去 、 獲 得 都 是 同 一 個 公式 卡、焦耳都是能量單位(可以互相轉換)
  5. 5. 考前複習: P.6 範例 ①1庫侖的電子,通過1.5伏特的電池時,會獲得電能: E=QV=1×1.5=1.5(J)。 ②3庫侖的電子,通過兩端電壓1.5伏特的燈泡時,會損失電能: E=QV=3×1.5=4.5(J)。 ③110伏特的電鍋,使用時通過電流6安培,使用1分鐘,會消耗 電能:E=I×V×t=6×110×60=39600(J)。【參考】 後面有更簡單的算法
  6. 6. 考前複習:電功率 • 4.電功率:單位時間內,電池所提供的電能或電器所消耗的電能,以 符號P表示之。 P.6 公式 如果以E表示電能,t表示時間,則電功率P可以表示為: 電功率= 電能 時間 ,即P= E t = Q×V t = Q t ×V=IV (或P= E t = I×V×t t =IV) 單位 ①瓦特(W)= 焦耳(J) 秒(s) =安培(A)×伏特(V) ②1瓩(kW)=1000瓦特(W)
  7. 7. 考前複習:電阻器功率 P.6 電阻器 功率 【補充】 電阻器電功率計算:P=I×V=I2R= 𝑉2 𝑅 ,推導過程如下: ①將V=IR代入P=IV,則P=I(IR)=I2R。 (或P= E t = 𝐼2×R×t t =I2R) ②將I= 𝑉 𝑅 代入P=IV,則P=( 𝑉 𝑅 )V= 𝑉2 𝑅 。 (或P= E t = 𝑉2 𝑅 𝑡=I2Rt∕t= 𝑉2 𝑅 ) 【參考】 適用於歐姆式導體 後面有更簡單的算法
  8. 8. 考前複習:公式速記 • 5.公式速記:使用上乘下除法,下列三個公式可以解全部電學的題目。 P.6 ★上面三個公式全記 ★★★★★
  9. 9. 考前複習:單位整理 P.6 名稱 電功率(P) 電能(E) 電量(Q) 時間(t) 電壓(V) 電流(I) 電阻(R) SI單位 瓦特(W) 焦耳(J) 庫侖(C) 秒(s) 伏特(V) 安培(A) 歐姆(Ω) ★★★★★ ★要熟背
  10. 10. 考前複習:電器標示 • 6.電器標示:為了表明電器適用的電壓及其工作效率(耗電程度), 電器都會表示電壓及瓦數。 (1)電器要正常使用必須提供一定的電壓,電壓太小,可能無法使用; 電壓太高,電器可能損毀。 P.6
  11. 11. 考前複習:電器標示 (2)不同國家的電壓可能不同,應注意攜帶出國的電器是否適合當 地的電壓。 (3)家庭電器都是使用 並 聯,可以確保每個電器都接到合適的電壓, 以正常使用。 P.6
  12. 12. 知識便利貼:各國的電壓【南版111】 • 不同國家的電壓可能不同,應注意攜帶出國的電器是否適合當地的 電壓。 P.4 國家 日 本 加 拿 大 美國 中國∕韓國∕菲律 賓∕印尼∕法國∕ 新加坡 英國∕ 澳洲 越南 馬來 西亞 電壓 100 110 120 220 240 110∕ 220 220∕ 240 大部分國家電壓跟臺灣不同
  13. 13. 考前複習:電器標示 (4)從電器標示例如110V,2200W,可以計算下列數值:(假設符合 歐姆定律) P.6 正常使 用電壓 每秒消耗 電能 通過電流 電器電阻 【補充】 不正常使用,功 率改變(假設電阻 不變)【補充】 110(V) 2200(J) I= P V =20(A) R= 𝑉2 P =5.5(Ω) P= 𝑉2 R ∝V2 ★★★★★
  14. 14. 考前複習:範例解說 • A.電功率愈大的電器,表示單位時間內消耗的電能愈大。 P.6 範例1:甲、乙兩個電熱水瓶,甲標示110 V、600 W,乙標示110 V、 1000W,今將兩熱水瓶同樣接在110 V的電源上,將3公升25℃ 的冷水加熱至沸騰。 (1)每秒消耗電能:甲 < 乙。 (2)加熱至沸騰所消耗電能:甲 = 乙。(不省能) (3)加熱至沸騰所需時間:甲 > 乙。(功率大較省時) 定量、定溫的水加熱至沸 騰,所需能量是固定的
  15. 15. 考前複習:範例解說 • A.電功率愈大的電器,表示單位時間內消耗的電能愈大。 P.6 範例2:有四種廠牌的冷氣機:(甲)110V、1600W;(乙)220V、1200W; (丙)110V、1000W;(丁)220V、1000W。各冷氣機正常使用之 下,試問: (1)每秒產生能量: 甲>乙=丙=丁 。 (2)對於同樣的房間而言,哪一臺冷氣機冷得最快? 甲 。【103右中】 (3)丙、丁兩臺冷氣機正常使用下,通過電流大小比較: 丙>丁 。 (丙)I= P V = 1000 110 (A) (丁)I= P V = 1000 220 (A)
  16. 16. 例題1-1【康版111】 • 小雯利用保麗龍切割器,將保麗龍切割出不同的形狀,並用來布置教室。 保麗龍切割器是電流熱效應的應用,下列各種電器應用的原理,與保麗龍 切割器相同者請在方框中打 ,不同則打×。 □ (1)電熨斗 □ (2)電熱水器 □ (3)瓦斯爐 □ (4)電暖爐 □ (5)電鍋 □ (6)電風扇 P.1       化學能→熱能 電能→力學能
  17. 17. 例題1-2【南版111】 • 日常生活中,觸碰電冰箱的外殼會有溫熱的感覺,手機使用一段時間後,外殼也會變燙。 以上述現象為例,說明電器自電源獲得的電能,在運轉過程中,能否完全轉換成所需的 能量形式?能量守恆定律在此處仍然適用嗎? (A)電能可以完全轉換成所需的能量形式,能量守恆定律可適用於解釋能量的轉換 (B)電能可以完全轉換成所需的能量形式,但能量守恆定律不適用於解釋日常生活中的電 器運作原理 (C)電能不能完全轉換成所需的能量形式,但能量守恆定律可適用於解釋能量的轉換 (D)電能不能完全轉換成所需的能量形式,因能量守恆定律不適用於解釋能量的轉換 P.2
  18. 18. 例題1-3【康版111】 • 在右圖電路中,若帶有2庫侖電量的電子受到此電池驅動,獲得24 焦耳的電能,則此電池的電壓為多少伏特? P.3 E Q V Q E V 2 24 12 12伏特
  19. 19. 例題1-4【康版111】 • 小雯使用烤箱製作甜點,已知烤箱接在電壓110伏特的電源上,請問: (1)假設通電時導線並未損耗電能,則烤箱烘烤所產生的熱能 電源 所提供的電能。(請填>、=、<) (2)小雯先將烤箱預熱10分鐘後,再將食材放入烘烤30分鐘,請問烤箱 在哪一個階段所消耗電能會較多?【預熱/烘烤/一樣】(請圈選) P.4 =
  20. 20. 例題1-5【康版111】 • 沛沛使用手機播放音樂時,輸出的電功率為0.35W,若連續播放2 小時,則消耗的電能為多少焦耳? (A) 0.35×2 (B) 0.35×60 (C) 0.35×2×60 (D) 0.35×2×60×60 P.4 E P t 0.35 2×60×60 0.35×2×60×60 P t =2×60×60(s) E
  21. 21. 例題1-6【翰版111】 • 手壓式發電手電筒上的燈泡電功率標示為10W,將手把下壓一次 可輸出20焦耳的電能,若想要燈泡持續發亮1分鐘,在不考慮能量 耗損之下,手把至少需下壓幾次? P.4 E P t 10 60 N×20 P E t=60(s) 假設N次 N×20 =10 ×60 N=30 (次)
  22. 22. 隨堂筆記【翰版111】 P.5 電學 物理量 代號 單位 單位符號 常用公式 電壓 V 伏特 V 歐姆定律關係式: 𝑉 𝐼 =定值 電阻定義:R= 𝑉 𝐼 電能與電功率關係式:P= 𝐸 𝑡 電流 I 安培 A 電阻 R 歐姆 Ω 電能 E 焦耳 J 電功率 P 瓦特 W
  23. 23. 探究提問【翰版111】 • 甲、乙兩個不同的燈泡,串聯成如圖的電路,若甲燈泡比乙燈泡 更明亮,摸起來更高溫,你認為兩燈泡燈絲的材料有什麼差異? 答:因甲燈泡較高溫,表示其燈絲的電阻較乙燈泡大,消耗較多 電能並轉換出更多的熱能。 P.5 電阻串聯時,電阻 大 的發熱量較多
  24. 24. 範例1-7【補充】 • 2顆1.5伏特乾電池,跨接3歐姆的燈泡。試問電池每秒提供的電能 為多少焦耳? P.5 P V I E P t R V R t E 3 3 1 1 3 3 3(J) 3(J)
  25. 25. 範例1-8【補充】 • 如圖所示的電路中,電池電壓為3伏特,導線電流為0.5安培,則: (1)燈泡的電功率為多少瓦特? (2)電池每秒提供多少焦耳的電能? (3)通電1分鐘,燈泡消耗電能多少焦耳? P.5 電池每秒提供多少電能=燈泡每秒消耗多少電能 這兩題答案一樣 P V I E P t R V I P P t=60(s) 3 0.5 60 2 1.5 1.5 90 1.5(W) 1.5(J) 90(J)
  26. 26. 試題精選 1 第1題【翰版108】 P.8 • 1.手提音響上標示需使用的電源電壓為12V,下列關於電源電壓 「12V」的敘述何者正確? (A)電源每秒可提供12庫侖的電量 (B)電源每秒可提供12焦耳的電能 (C)電源提供每庫侖電荷12焦耳的電能 (D)電源在每次使用時均能提供12焦耳的電能
  27. 27. 試題精選 1 第2題【106右中】 P.8 • 2.假設有10庫侖的負電荷,由電壓為1.5伏特的電池之負極經由導 線、電器一路到電池的正極,在上述途徑中,此負電荷電能的變化 為何? (A)增加15焦耳 (B)減少15焦耳 (C)增加0.15焦耳 (D)減少0.15焦耳 外電路消耗能量 E Q V 10 1.5 15
  28. 28. 試題精選 1 第3題【翰習111】 P.8 • 3.一電子鍋標示電功率為1000W,下列關於「1000W」的敘述何者 正確? (A)使用此電子鍋1次需消耗1000焦耳的電能 (B)使用時每秒有1000個電子通過 (C)使用此電子鍋每秒會消耗1000焦耳的電能 (D)使用時電源提供每庫侖電量1000焦耳的電能
  29. 29. 試題精選 1 第4題 P.8 • 4.取粗細長短相同的三條金屬導線,導線A(電阻為90Ω)、導線 B(電阻為60Ω)、導線C(電阻為30Ω),串聯接於110V的電源 上,若在相同的時間內所釋放的能量為W1、W2、W3,則下列何 者正確? (A)W1>W2>W3 (B)W3>W2>W1 (C)W1=W2=W3 (D)W2>W1>W3 電阻串聯時,電阻 大 的發熱量較多
  30. 30. 試題精選 1 第5題【94基測Ⅰ】【108右中】 P.8 • 5.將燈泡甲、乙、丙與電池連接成通路,如圖所示,發現甲燈泡的亮 度最亮,乙燈泡的亮度最暗。已知甲燈泡的電阻為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 電阻串聯時,電阻 大 的發熱量較多
  31. 31. 試題精選 1 第6題 P.8 • 6.以吹風機吹頭髮時,通電以後,內部的鎳鉻絲熱得發紅,而吹 風機相連的電源線卻不會太熱,原因為何? (A)電源線的電阻小,發熱電功率小 (B)鎳鉻絲的電阻小,發熱電功率小 (C)通過鎳鉻絲的電流大 (D)通過導線的電流大 電阻串聯時,電阻 大 的發熱量較多 大  大 相等 相等
  32. 32. 試題精選 1 第7題 P.8 • 7.取粗細長短相同的三條金屬導線,導線A(電阻為90Ω)、導線 B(電阻為60Ω)、導線C(電阻為30Ω),並聯接於110V的電源 上,在相同的時間內所釋放的能量為W1、W2、W3,則下列何者 正確? (A)W1>W2>W3 (B)W3>W2>W1 (C)W1=W2=W3 (D)W2>W1>W3 電阻並聯時,電阻 小 的發熱量較多
  33. 33. 試題精選 1 第8題【93基測Ⅰ】【108右中】 P.8 • 8.將電阻器甲和電阻器乙並聯後,連接至電源上,如圖所示。若 甲的電阻比乙大,而且此時甲的功率是5W,則乙的功率為多少? (A)小於5 W (B)等於5 W (C)大於5 W (D)無法預測 電阻並聯時,電阻 小 的發熱量較多 電阻大 電阻小 5W 大於5W
  34. 34. 試題精選 1 第9題【91基測Ⅰ】 P.8 • 9.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P=IV,歐姆定律V=IR) (A)甲燈泡比乙燈泡亮 (B)甲燈泡與乙燈泡一樣亮 (C)甲燈泡比乙燈泡暗 (D)甲、乙兩燈泡產生亮暗交替變化的現象 R大 R小 電阻串聯時,電阻 大 的發熱量較多 電阻並聯時,電阻 小 的發熱量較多 亮 暗 R大 R小 暗 亮
  35. 35. 試題精選 1 第10題【96基測Ⅰ】 P.9 • 10.甲燈泡的規格為110V、100W,乙燈泡的規格為110V、60W。若兩個燈泡 大小相同,它們都是遵守歐姆定律的電器,且它們將電能轉換成光能的效 率皆為35%,則下列敘述何者正確? (A)甲燈泡的電阻應比乙燈泡大 (B)若分別將兩燈泡接上110 V的電源,乙燈泡應比甲燈泡亮 (C)若分別將兩燈泡接上110 V的電源,則通過甲燈泡的電流應比乙燈泡大 (D)在符合兩燈泡規格的條件下使用它們,甲燈泡兩端的電壓應比乙燈泡大 家庭電路為並聯,電阻愈小, 耗電功率愈大 小 暗  相等(都是110V)
  36. 36. 試題精選 1 第11題【95基測Ⅱ】 P.9 • 11.小怡做電學實臉時,使用如圖(三)所示的電路裝置,來測量電阻器的電流、電壓並計 算其電功率。她測量的結果如圖(四)所示,伏特計的指針指在刻度「1」上,毫安培計的 指針指在刻度「4」上。假設右圖中的電源無內電阻,則下列何者最可能為此電阻器的 電功率? (A) 0.004 W (B) 0.08 W (C) 4W (D) 80 W 2V 40mA P V I R 2 0.04 0.08
  37. 37. 試題精選 1 第12題 P.9 • 12.適用於110V的家用電器三種,分別為1100W的電鍋、880W的電爐及 990W的電熨斗。若此三種電器同時開啟使用時,通過電熨斗的電流為 多少安培? (A) 1/9 (B) 9 (C) 18 (D) 8 P V I R 990 110 9
  38. 38. 試題精選 1 第13題【94基測Ⅱ】 P.9 • 13.電路裝置如圖所示,甲燈泡的電阻為1Ω,乙燈泡的電阻為2Ω,電池的 總電壓為3V。假設燈泡遵守歐姆定律,且電池的內電阻及電路導線的電阻 很小可以忽略,則下列敘述何者正確? (A)通過甲燈泡的電流為1.5 A (B)通過乙燈泡的電流為1 A (C)甲燈泡的電功率為3 W (D)乙燈泡的電功率為4.5 W P V I R 甲 乙 1 2 3 3 3 9 1.5 4.5 3 1.5 9 
  39. 39. 試題精選 1 第14題【109會考】 P.9 • 14.有甲、乙、丙、丁四組電路裝置,其電池的電壓值及電阻器的電 阻值如圖所示。若不計導線電阻及電池內電阻,則哪一組電路裝置 中電阻器的耗電功率最高? (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 P V I R 甲 乙 丙 丁 3 4 8 9 9 1 2 3 1/3 1 4 4 4 32 3 27

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