電流通過電阻時,為什麼會產生熱能?
🔑 參考答案
電流通過電阻物體時,電子與原子碰撞會產生阻力,使部分電能轉換成熱能而逸散,此為電流的熱效應(焦耳定律:Q=I²Rt)。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
任務簡報:電熱器使用一段時間後會發燙,這是電流通過電阻產生熱能的現象。準備好了嗎?跟著步驟動手探究,一關一關破解它!

電熱器使用一段時間後會發燙,這是電流通過電阻產生熱能的現象。這一節,我們要透過模擬實驗,探究電流的熱效應與電能的轉換。
先把 5 個步驟讀完,再動手做!
💻 電腦版:同一個框框裡,左邊讀步驟、右邊做實驗,實驗畫面會一直陪著你。📱 手機版:先讀步驟,往下就是實驗艙。
🧑🏫 操作指導語(請依序完成)

進入模擬後,組成含有電池與電阻器(或燈泡)的迴路。
觀察電阻器或燈泡在通電後的發熱/發光情形。
增加電池顆數提高電壓,觀察燈泡/電阻器亮度或發熱程度的變化。
更換不同阻值的電阻器,比較相同電壓下的發熱程度。
思考:電流通過電阻產生的熱能,最終從哪裡來?和電池提供的化學能有什麼關係?
🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):

把觀察到的結果填進格子;不知道怎麼填?按「填入範例」看看!
| 電阻值 | 電壓 | 電流 | 發熱/亮度程度 |
|---|---|---|---|
用你的觀察與數據回答問題。卡住了就按提示;先寫下想法(5 個字以上),才能解鎖參考答案喔!
電流通過電阻時,為什麼會產生熱能?
電流通過電阻物體時,電子與原子碰撞會產生阻力,使部分電能轉換成熱能而逸散,此為電流的熱效應(焦耳定律:Q=I²Rt)。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
使用模擬工具比較不同電阻/電壓時,發熱程度有何不同?
電阻越大或電流越大,相同時間內產生的熱量越多,發熱或發光程度越明顯。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
電池如何將化學能轉換成電能?
電池內部透過氧化還原反應(化學反應),使正負極產生電位差,驅動電荷在外部電路流動,將化學能轉換為電能。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
生活中有哪些應用電流熱效應的例子?
例如電熱水器、電湯勺、吹風機、電熱毯等,都是利用電流通過高電阻材料產生熱能的應用。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
還不過癮?點開下面的挑戰卡,繼續探險!
使用 PhET「Circuit Construction Kit: DC」比較相同電阻在不同電流下的發熱速率,並嘗試解釋為什麼保險絲會在電流過大時熔斷。
最後幾題,沉澱一下今天學到的東西!
這次實驗後,我對電流的熱效應有什麼新的理解?
電熱水器、電湯勺等電器內部使用高電阻的發熱線,通電後利用電流熱效應快速產生大量熱能,達到加熱的目的;設計時需考量安全性(如防止過熱、漏電)與能源效率。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
你認為電熱水器、電湯勺等電器,如何應用電流熱效應原理設計?
💡 參考方向同上一題——最重要的是寫下你自己的想法!
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
跑完一整輪了!現在回頭檢查——下面四件事你真的會了嗎?會就打勾;不太確定?點旁邊的按鈕回那一關再練一次。