焦耳加热:电阻与温度

让我们做一个实验去底部的你的朋友的行政决策可能导致危险的热的笔记本电脑充电器!

问题

探索焦耳加热并解释电阻与温度。

材料

• 冰箱
• 冰块托盘
• 切肉板
• 磁带
• 2 10-ohm 10瓦特电阻
• 2 1000欧姆电阻
• 9伏电池
• AA电池
• 安培计(可选)
• 2电线绝缘从两端删除

过程

1. 那天在你执行你的实验中,放置一个电阻器在每个冰块室的底部你的冰块托盘。弯曲的电线,戳在托盘的顶部的尖头叉子叉子:他们应向槽的一侧倾斜,伸出的托盘至少¼英寸。在托盘里灌满水,让它在你的冰箱里过夜。
2. 带两个砧板线。电线应该一端弯曲90度,平躺,不是很感人。不要带在ends-leave暴露我们可以钩他们到我们的电阻。另一端应该坚持的边缘砧板约2英寸。弯曲向内这些目标,这样他们就可以夹在你的电池,当你把它在它们之间。
3. 重复第二步建立另一个测试站(您可以使用相同的砧板如果你想,只要确保你空间出来)。这样,你会准备好两套电线电阻。
4. 钩每个电池的电线在测试站。确保电线不是touching-we不想完成电路呢!
5. 收集所有材料和删除你从冰箱里冰盘。删除数据集1000 -欧姆电阻。每个地方的尖头叉子坐在砧板上的弯曲线,完成每一个电路。你认为会发生什么?
6. 一分钟后,删除1000欧姆电阻,代之以10-ohm电阻。观察。一分钟后删除10-ohm电阻。这次你认为会发生什么?为什么?

额外的:把安培表你的电路和看看多少电流电阻时的冰和当他们不是。你观察什么?

结果

你的10-ohm电阻器融化的冰!然而,AA电池不一样迅速融化几乎9伏电池。

为什么?

哟你看到的现象电阻加热。焦耳加热是通过任何有当您运行电流电阻(这是真的,除了超导体!)。是什么使电烤面包机工作,这就是为什么电脑需要球迷保持冷静。焦耳加热电压的平方除以电阻成正比。这意味着更高的电压增加的热量很多低电阻,能增加热量。电路元素变热时,阻力增加,也可以减少电流可以通过它们的数量。你的朋友是正确的,从某种意义上说,低阻力会让你的笔记本电脑充电速度变快,但他没占多少将升温。

焦耳加热时发生电子的打击离子(带电原子)材料沿着电路。1.5伏特AA电池你连接到电路将电子超过1500000米每秒,如果他们没有遇到任何事情。足够快的在25秒内环游整个世界!然而,电子撞到东西,得到分散。这基本上是占阻力。

电子离子碰撞时,导致离子振动。这是热源你看到在你的电路,温度仅仅是一个数字量化这个分子振动(热)。当你的朋友放在一个较低的电阻和增加你的充电器的电压电阻发出更多的热量比充电器了。低阻力增加电阻加热的原因是因为有更多的电流(电子)流经材料,因此更多的电子和离子的碰撞电阻。

超导体是特殊材料,没有抵抗。因此,他们几乎不产生焦耳加热!这些材料是必不可少的技术像粒子加速器,磁悬浮列车,磁共振成像。他们会非常有用的消费类电子产品如果没有他们需要超级冷颂歌需要-130摄氏度下!