Question

小明在用电炉烧水时发现电炉丝热得发红，而与它相连的导线却几乎不发热．小明猜想电阻大的，发热功率大．而小亮在用电炉烧水时观察到：将两个电阻不同的电炉分别接到家庭电路中时，电阻小的电炉发热快些，相同时间内产生的热量多些．小亮猜想电阻小的，发热功率大．
现有电阻分别为5Ω和10Ω的镍铬合金丝各一根、两个相同的烧瓶中装入质量和温度相同的煤油、温度计、两个相同的电池组、开关、导线等实验器材．
（1）请你利用以上器材分别设计实验电路，验证小明和小亮的猜想．（只要求画出相应的电路图．）
（2）小明与小亮观察到的现象似乎有矛盾，这是怎么回事？请分析说明．

Answer

（1）电炉丝与导线是串联，通过的电流和通电时间相同，据焦耳定律知道电阻大的发热功率大、产生的热量多，为了验证小明的猜想，可以将两个阻值不同电阻丝串联，进行实验探究；将两个电阻不同的电炉分别接到家庭电路中时，属于并联，根据P=可知电阻大的发热功率小，为了验证小亮的猜想，可以将两个阻值不同电阻丝并联，进行实验探究；
（2）这两个现象发生的前提条件不同：第一个现象是在电流相同的条件下发生的，据P=IU=I2R，所以电阻大的，发热功率大；或根据焦耳定律Q=I2Rt，相同时间，电阻大的产生的热量多；第二个现象是在电压相同的条件下发生的，据P=，在并联电路中电压相同，电阻大的，发热功率小．
【解析】
（1）为了验证小明的猜想，将两个不同的电阻串联，如左下图所示；为了验证小亮的猜想，将两个不同的电阻并联，如右下图所示；

（2）小明与小亮观察到的现象并不矛盾．
因为这两个现象发生的前提条件不同：小明观察到的，电炉丝和导线串联，通过的电流相等，据P=I2R，所以电阻大的，发热功率大；
小亮观察到的，两电炉丝并联在家庭电路上，两端的电压相同，据P=，电阻大的，发热功率小．