为什么电炉丝热的发红,热效应与电阻的奥秘

有初中生朋友在学习物理知识时问:

在家庭电路中,断路的导线重新连接起来后,为什么相互连接处往往比别处更容易发热呢?

为什么电炉丝热的发红,热效应与电阻的奥秘

要回答此问题,我们首先要了解决定电阻大小的因素!

初生朋友们学习电学知识时,都知道,导体电阻的大小与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,同时还与导体的材料、温度等因素有关。导线连接处,我们可以认为处于“接触不良”状态,也就是说,连接处的电阻会变大!这是因为导线连接处与导线其他地方相比,虽然横截面积由于导线间相互缠绕而有所增大,但在接触处导线分子之间的距离也要远远大于导线别处分子之间的距离,就和“破镜难圆”的道理一样,结果导致电阻增大量大于因横截面积增大引起的电阻减小量,因而最终导致导线连接处的电阻增大。

了解到了这一点,我们就可以顺利解释发热的问题了:

由焦耳定律Q=I²Rt可知,导线连接处与别处串联,在通电时间t和电流I相等的条件下,电阻R越大,电流通过导体产生的热量Q就越多。所以导线连接处往往比别处更易发热,加速老化,甚至引起火灾。

其实,这个道理,和初三物理课本中讲解焦耳定律这一节课时所运用的一个典型例子类似:“为什么电炉丝通过导线连接到电路中,电炉丝热得发红,导线却几乎不热?”

我们同样可以解释此问题如下:同样长度的电炉丝的电阻远大于导线电阻,由于电炉丝与导线串联,二者电流相等,根据初中物理电学知识中的“焦耳定律Q=I²Rt”,当电流相等,通电相同时间时,电炉丝电阻大,产生的电热更多,因而热的发红!

实际上,我们可以继续扩展一下思路,家庭用电器中,电热毯、电烙铁、电熨斗、电暖气等用电器通电一段时间后,这些用电器都会很热,而连接用电器的导线却不热,道理其实都是一样的。所不同的只是导线连接处变成了各种用电器而已。

为什么电炉丝热的发红,热效应与电阻的奥秘

其实,关于以上两个问题,属于中考常考知识点,有些同学出现错误,是因为没有看透本质,或者没有掌握牢固相关知识点,虽然有些物理题形式不同,但是所考察的知识点和方法是相同的。

中考在即,初中生朋友们切记做好两件事:一是全面复习基础,不留死角;二是研究错题,不留疑问!

研究自己的错题,可以查缺补漏、提高能力;研究历届中考学霸们的错题集,可以博采众长、取长补短、快速提高物理成绩!比如下面这些图片,来自八位中考状元和学霸做的物理错题集,这些错题集概括了几乎全部初中物理易错题、常错题、重难点、知识点、方法和结论,非常实用。

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中学生朋友们,为了美好的未来,加油!

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