焦耳定律演示装置二

【制作方法】

取透明塑料管一段，上下均用胶塞塞紧，上胶塞钻一直径3毫米的孔，插入一个输液管直通接头，外端连接一段输液管，长约15厘米（也可用粗试管和细玻璃管代替上述透明塑料管和输液管）。塑料管内装满染成红色的酒精。整个装置如图18．2－2所示。图中的R1＝R2=R3=12欧。

整个装置安装在一面板上，面板尺寸为30×20厘米2，用三合板漆成白底蓝边，竖立在底板上。

转换开关S及接点1、2、3是收音机用波段开关，或自制转柄开关。转柄开关及接点的制法是：将厚约0．5毫米的金属片（最好是磷铜），剪成长约40毫米、宽约7毫米的长片，两端剪圆，并各钻一3毫米圆孔，一端安3毫米螺钉及螺帽（图18．2－2中S的下端），另一端也用3毫米螺钉及螺帽拧紧，为手持转柄。以转柄下端点为圆心，以两孔距离为半径的圆弧上，间隔适当距离，固定三个3毫米的螺钉，作为接点1、2、3。

用硬纸片制作的标尺悬挂在输液管旁边的面板上端，表面粘一层透明胶纸，标尺右边与输液管贴近并平行，改变标尺的悬挂点可以调节标尺的高低。

电源电压18伏，交直流均可。演示时用演示电表，分组实验用一般电流表。

【使用方法】

1．调节标尺，使液面略低于标尺零指标。若液柱面尚未露出直通接头，可将S扳至1，使R1和R3串联，电流为I，液柱开始上升。当液面升到与标尺零刻度等高时开始计时，经过30秒钟，电流产生的热量使液柱升高h（约1厘米）。

2．迅速将S扳至接点2，则R1和R2串联。因电路上总电阻未变，所以电流仍为I。但管内通电电阻为使用接点1时的二倍，实验再经30秒钟时，液柱高度为h＋2h＝3h。与使用接点1比较，电流与时间都未变，只是电阻为原来的二倍，产生的热量也为原来的二倍，这就说明了电流产生的热量与电阻成正比。

3．继续观察30秒钟，液柱由3h升至5h，又净升高2h。与使用方法2比较，电流与电阻都未变，仅时间增加一倍，热量也增加一倍，这就说明了电流产生的热量与通电时间成正比。

4．迅速将S扳至接点3，此时仅R1被接通，电路上的电阻减小为使用方法3的1／2，电流为2I，再经过30秒钟，液柱由5h升至9h，净升高4h。与使用方法1比较，电阻与时间都未变，电流增至二倍，液柱升高四倍，这就说明了电流产生的热量与电流的平方成正比。

5．实验完毕，立即关闭电源。若欲重复实验，用冷水布包住塑料管，液柱即迅速下降。

【注意事项】

1．往管内装酒精时，应先将酒精加热至60℃左右再盖紧管塞，这样做可以保证在气温最高时，管内的酒精也不致因膨胀而由管口溢出。

2．细管及电阻丝的引线，都要先在粗管胶塞上装好，然后再将胶塞插进粗管内。塞紧胶塞时，酒精将升至细管上端，甚至由管口溢出，但酒精冷却后，细管内的液柱将自行下落。若不能完全落下去，可用废报纸条或其他吸水性较好的纸条，搓成纸绳，多次由管口插进去将细管内多余的酒精吸出，直至液面在标尺零刻度以下。

3．升高电压，液柱升高速度加大，虽可缩短实验时间，但电压过高，酒精及管的温度与室温的温差过大，散热耗损也将随之增大；影响实验精度，且液柱升高速度过大，也不便观察。电压过低，液柱升高速度减小，延长实验时间，散热损耗也会增大，同样影响实验精度。

本站提示：本自制教具可辅以“电功、电功率”部分的物理实验教学。