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焦耳定律发现过程中的小故事

用手去摸发光的电灯泡,觉得它比不发光时热。实验表明:导体中有电流通过时都要发热,这种现象叫做电流的热效应。通过电流的导体,发出的热量和哪些因素有关呢?第一个用实验揭开这个秘密的人,是英国的物理学家焦耳。那么他到底是怎么发现焦耳定律的,这其中有什么有趣的故事。

 

焦耳(1818~1889)是英国人,1818年12月24日出生在曼彻斯特市一家啤酒厂主的家庭里,从小就跟着父亲酿酒,没有进过学校。然而焦耳天资聪明,喜欢读书,常常一边劳动一边认字,自学到不少知识。后来,他幸运地认识了著名化学家道尔顿教授,便常常到他那里请教。从此,焦耳对自然科学,特别是实验科学产生了浓厚的兴趣。

 

有一次,焦耳与哥哥一块找来一匹跛马,把电流通到马身上,马受到刺激便狂跳起来。焦耳记下电流的大小和马的狂跳程度,说这是用马来观察电击实验。还有一次,焦耳用火药枪发出的巨响做回声实验。为使响声更大些,他向枪膛中装了三倍的火药,结果枪口喷出的火焰把焦耳的眉毛都烧光了。

 

1841年在其24岁时,焦耳开始对通电导体放热的问题进行深入的研究。他把爸爸的一间房子改成实验室,一有空便钻到实验室里忙个不停。焦耳首先把电阻丝盘绕在玻璃管上,做成1个电热器。然后把电热器放入1个玻璃瓶中,瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时,用鸟羽毛轻轻搅动水,使水温度均匀。从插在水中的温度计,可随时观察到水温的变化。同时用电流计测出电流的大小。焦耳做了大量的实验,精确地确定了电流产生的热量跟电流阻、电流大小和通电时间的定量关系:电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。物理学把这个规律叫做焦耳定律。

 

焦耳定律可以用能量转化和守恒的观点来解释:电流通过导体时,电阻越大,电流越大,时间越长,电流做的功就越多,所产生和热量就越多。

 

在工农业生产和日常生活中,人们有时候要利用电流产生热量。电烙铁、电炉、电熨斗、电烤箱等设备,都是常见的电热器,它们设计都以焦耳定律作为理论依据。

 

当然,电流产生的热量也有不利的一面,例如通过电视机的电流比较大,机内元件发出的热量就比较多,夏天收看电视节目时,如果开机时间过长又不注意通风,电视机容易过热而损坏。

 

                       

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