质疑用“点燃法”演示焦耳定律的合理性*
2012-01-23胡波
物理通报 2012年9期
关键词:实验
胡 波
(苏州市工业园区星海实验中学 江苏 苏州 215021)
题目:(2005年山东省青岛市中考物理试卷中第14题)将两电热丝R1,R2串联起来,接在电路中.如图1所示,若R1>R2,则先被点燃的火柴是
A.电热丝R1上的火柴
B.电热丝R2上的火柴
C.两电热丝上的火柴同时被点燃
D.无法确定

图1
本题给出的答案是A.解题思路大体为:根据焦耳定律Q=I2Rt可知,在电流和通电时间一定时,电阻越大产生的热量越多,则温度就越高.朔本求源,此命题来自于当时教材[1]上的演示实验,且在当时教材的配套教参光盘里还有此实验的视频材料,实验装置如图2.

图2 实验装置
焦耳定律中,影响电流产生热量的变量只有3个:电流的大小、通电时间和导体的电阻值,所以不管导体的材料、长短、粗细、形状如何,当电流和通电时间相同时,电流通过电阻大的导体产生的热量就多,这一点毋庸置疑,可是产生的热量越多电热丝温度就越高吗?下面笔者将从理论和实验两个方面进行分析.
1 理论分析
若不考虑热量的散失,电流通过电热丝产生的热量全部被电热丝自身吸收,则

2 根据理论推导的公式进行实验分析

实验一:如图3,将直径都是0.3 mm的长1 m的镍铬丝(阻值约6 Ω)和长1 m的锰铜丝(阻值约3 Ω),R镍>R锰,拉直后钉在木板上,为了尽量减少热量损失,用相同的塑料管套在两条电热丝上.将两条电热丝串联后接上电源,通过调节滑动变阻器,使电流为1 A.约0.5 min,套在镍铬丝上的塑料管先开始熔化.

图3 串联的两根电热丝通电升温实验
实验二:……
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