焦耳定律演示实验的改进

焦耳定律演示实验的改进

杭州瑞金中学物理教研组朱煜

为了提高实验效果，增大可见度，节省实验时间，我们将初中物理第二册中的焦耳定律演示实验进行了改装，能得到较好的效果。如相片所示

[具体装置]如图（一）所示。

（1）用一木支架，底板长26cm，宽13cm，厚1.5cm；其上固定一竖直木板：高38cm，阔10cm，厚1.5cm，涂以白漆，画上刻度。

（2）用二根玻璃管加热弯成二个U型管，固定在竖直木板上。

（3）用两只250ml的平底三角烧瓶，分别装入5Ω和10Ω的电阻丝，用棒铜或粗铅丝作引线，通过橡皮寨的穿孔装入玻璃管，紧塞瓶口，用空气代替教材中瓶内装的煤油，再用磁漆涂于表面，以防漏气。

（4）用橡皮管将烧瓶U型管连接，其间再串接一只三通玻璃管，用它来调节U型管中的有色液柱，使在做实验前保证液柱水平。

[演示实验]

（1）把两条电阻丝串联起来，用六伏特的蓄电池作电源，串联一只安培计，电键，接通电流，安培计上显示出来的读数约0.4安培，待通电后1.5分钟左右，就看到烧瓶甲所连接的U型管内液柱差为烧瓶乙所连接的U型管内液柱差的2倍，说明串联电路里电流强度相等，电阻就大，电流产生的热量越多，进一步观察烧瓶甲内装的R1=10Ω与烧瓶乙R2=5Ω的2倍，电流产生的热量使气体膨胀，U型管中液柱也近似2倍，由此说明电流在通过导体时产生的热量与电阻成正比。

（2）将两只装有阻值的烧瓶甲乙并联在六伏特电压的电路里，各串联一只安培计与变阻器，控制电流各为0.5A与0.25A，同时通电约2分钟，即可看到烧瓶甲连接的U型管中液柱差为烧瓶乙连接的U型管内液柱差的四倍。即在通电时间相等、导体电阻相同情况之下，电流产生的热量跟电流强度平方成正比。

由此可得出焦耳定律；电流流过导体产生的热量，跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比这个规律。

[改装后优点]

（1）可见度大，原来烧瓶内装的煤油不易染色，在玻璃中升降液面看不清楚，用U型管中装入红墨水的液柱，后衬上漆白漆的刻度板，红白相衬非常清晰。

（2）直观性强，U型管的液柱升降几格，历历可数，容易对比。

（3）节省实验时间，每做一次，只需一二分钟即可显示出来，提高45分钟的教学效率。

（4）操作方便，做实验前只要将三通管的橡皮管夹松一下然后夹上，U型管的液面即保持水平，接上电源，闭合电键即可演示。

（5）实验可靠性强，因为橡皮塞比较密闭，用三通玻璃管调节液柱，所以演示效果佳。