百宏文教 BHCS
SCIENCE LAB / 理化 · 電流熱效應

電流熱效應實驗室

把電熱線放進水裡通電,比較電功率、電能與水溫上升;再比較「固定電壓」和「固定電流」時,電阻加倍的結果為什麼相反。

國中建議 15–20 分鐘任務 → 操作 → 紀錄 → 挑戰

今天要學會什麼

先備知識
電壓、電流、電阻、歐姆定律
學習目標
用 P=IV 求電功率,用 E=Pt 求電能;由電能與水的質量估算水溫上升;說明固定電壓與固定電流時,電阻對發熱的影響相反
使用方式
各校版本進度不同,請依單元選用。先接任務,再只改一個變因;至少保留兩筆可比較的紀錄。

引導任務

自由探索:先固定其他條件,只改一個變因。

01 / EXPLORE

研究工具箱

調整實驗條件
查看圖像與結果 ↓

選好條件後按「開始觀察」。

02 / OBSERVE

圖像與觀察結果

選好任務或設定條件後,按「開始觀察」。

操作後,這裡會說明模型結果。

請設定條件,然後操作並觀察。

03 / RECORD

我的實驗紀錄

紀錄只保留在本機。

本次模型條件與觀察依據
#條件結果解釋
尚無紀錄

常見迷思

「電阻越大越熱」只在電流相同時成立;電壓相同時,電阻越小功率越大。

04 / CHECK

三題學習檢核

1. 電壓固定時,把電阻加倍,電功率會?
2. 電流固定時,把電阻加倍,電功率會?
3. 功率 6 W 通電 70 秒,電能是?

模型限制與教師提示

電熱線的電阻固定,不隨溫度改變;電源理想,電壓或電流不受負載影響。水的初溫設為 25°C,到 100°C 即標示「已達沸點」,本模型不處理沸騰與水的蒸發。散失比例為教學設定值。

給老師的比較任務與判讀

讓學生直接操作並留下第一筆觀察,再只改一個條件完成第二筆;要求學生指出哪些數據支持自己的解釋,以及模型不能支持什麼。

公式:固定電壓:I=V/R,P=V²/R。固定電流:V=IR,P=I²R。電能 E=Pt(J),1 度=1 kWh=3.6×10⁶ J。水溫上升 ΔT=E×(1-散失比例)÷(水的質量×4.2),水的比熱取 4.2 J/g·°C。

參考概念來源:OpenStax:電功率與電能。本頁文字、題目與示意圖為自編,簡化規則依本頁限制解讀。

接著學

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