电流通过物体时会产生热吗?

了解电流的热效应。所需时间20分钟。

实验内容

要让学生了解不光是发热电阻丝,但凡电流通过物体必将产生热。本实验会让大家看到不论固体,液体,气体都将发热。也将加深学生对于物质构成的理解。

所需材料

滑线电阻调压器、电源装置、发热电阻丝、铁丝、钢丝、自动笔铅芯、食盐水、碳酸氢钠、面包机、感应线圈、电磁现象实验器、玻璃棒、家电用导线、温度计。

实验方法

【固体】

1.看到发热电阻丝发热、大家会思考它为什么会发热。如果是中学生的话,能不加思索地说出“是因为电子与构成物质的原子撞击,物质的分子运动加剧所以温度升高”就可以了。

2.既然如此,铁丝也应该可以发热,还有铜丝,漆包线也会发热吧。这个问题讨论起来很有意思。实验中将铁丝如发热电阻丝一样连接即可。还可以连接上一节电池,和一个钢丝球。当看到钢丝球燃烧起来时是非常有趣的。

用漆包线在温度计下部的水银球上绕10圈左右,然后连接一节电池(如图1)。能够非常清楚地看到水银柱发生的变化。

图1
图1

3.碳也是导体,能不能发热呢?如图2所示,我们用一根铅芯来做实验。绘图用铅笔比较粗,会好拿一些。普通的0.5mm铅芯就足够了。为了避免铅芯折断,我们可以使用柔软一些的导线(不会有很大的电流,所以测试用的导线即可)。将导线末端与小夹子连接上。为了不让铅芯因受到外力而折断,可以将导线悬挂在铁架上。一开始要使电流很小,随即会看到铅芯里混有的油脂,塑料等因燃烧而冒出的黑烟。这时如果电流很大的话,气体就没有时间释放出去,而发生爆炸。当烟消失后再加大电流将铅芯烧红。

图2
图2

我们还可以将一根铅笔的两端都削出铅芯,仍按照上面图示的方法通电,会看到中间部分的木棒燃烧起来。

【液体】

1.食盐水:这个实验要在通风好的房间进行,否则会发生氯气中毒。不过使用交流电源的话就好多了。如图3,取两块大的电极板,再将水溶液的量减少,温度就会上升得比较快。用温度计测量也可以,但印象最深的还是看到水的沸腾。此时在导线上串联一个小灯泡,不仅可以看出有电流通过,还可以通过其亮度来控制电极板接触时的电流。

图3
图3

2.碳酸氢钠(NaHCO3)水溶液:这是下面烤面包实验的铺垫,可以看到发热和冒出的气泡。

旧时的面包机:50年代的日本自制的面包机很流行。如果用室内电线做的话会烧断保险丝,就有人用外面电线杆上的电线做,所以也叫“偷电”。最简单的办法就是将一个牛奶袋在适当的高度剪开,电极就用市场上买来的修补厨房用的薄不锈钢板即可。这样用普通的剪刀就可以剪裁,非常方便。使用带有不干胶的材料。面包出锅时,要把实验用的纸揭下来。也许是因为牛奶袋外面有一层防水膜的缘故吧,它不会粘到牛奶袋上,对于做出来的面包也没有影响。若还不放心的话,可以在使用前将黏着剂用稀释剂或汽油擦去即可(不锈钢器皿或铁板的安全性更高)。不要将两边的电源导线做的一样长,多少长出一些可以防止因夹子接触而造成的短路。里面放上水或者牛奶就可以把烤饼粉加进去一块儿烤了(如图4)。

图4
图4

【气体】

用感应线圈进行空中放电。当看到青蓝色的火焰说明温度之高。声音也是由于空气急剧膨胀所发出的爆炸声。如果放一张纸上去会立即燃烧起来。使用如图5的电磁现象实验器的高压放电电极板的话,就可以看到庞大的火苗不断上升的壮观场面。电压虽然只有1万伏,但因电流大,火苗就会很大。

图5
图5

【附加篇】

1.玻璃棒:我们一直以为玻璃不是导体。但实际给玻璃棒加热的话,它会产生离子而变为导体。如图6,将一个100W以上的小灯泡点亮。切断加热玻璃棒的热源,因其中有电流通过,玻璃棒依然炽热。如果电流很大的话,将会看到玻璃棒慢慢熔解并滴落的现象。

图6
图6

2.电源导线短路:将长1m左右的电源导线与一个容量是10A以上的滑线电阻调压器连接并慢慢升高电压,一会儿就会看到绝缘线冒烟,然后燃烧起来。这就是因短路而造成的火灾。

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发布时间:2014/5/15 18:30:13  阅读次数:4741

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