電流熱效應

實驗證明當電流過導體時，由於自由電子的碰撞，導體的溫度會升高。這是因為導體將吸收的電能轉換成為熱能的緣故。這種現象叫做電流的熱效應。

基本介紹

• 中文名：電流熱效應
• 外文名：current heating effect
• 現象：電流通過導體時電能轉化成熱
• 舉例：電熨斗 電飯煲
• 焦耳定律：定量說明電流將電能轉換為熱能

舉例

生活中，許多用電器接通電源後，都伴有熱現象產生。

對於冰櫃來說,它的原理是通過製冷劑的工作從冷藏室和冷凍室裡面吸收熱量使得製冷劑迅速氣化,然後通過冰櫃後面的散熱管放熱並且使得製冷劑液化,這樣周而復始. 使得製冷劑工作必須靠壓縮機.

所以,假設製冷劑從冷藏室和冷凍室裡面吸收50J的熱量,壓縮機消耗電能20J,那么,製冷劑必然通過散熱管向外界放出熱量50+20=70J(這就是熱力學第一定律或者能量守恆定律)

這樣,冰櫃從外界吸收的熱量小於它向外界放出的熱量,所以,外界的溫度必然上升.

計算公示

電流通過導體時所產生的熱量與電流強度的平方、導體本身的電阻、以及電流通過的時間成正比。這一結論稱為焦耳——楞次定律，其數學表達式為：Q=I²Rt，公式中：

Q：電流通過導體所產生的熱量，單位：焦耳（J）；

I：通過導體的電流，單位：安（A）；
R：導體的電阻，單位：歐（Ω）

焦耳定律：是定量說明傳導電流將電能轉換為熱能的定律。

①文字敘述，電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比。

②公式：焦耳定律數學表達式：Q=I^2Rt，導出公式有Q=UIt和Q=U^2/R×t。前式為普遍適用公式，導出公式適用於純電阻電路。

③注意問題：電流所做的功全部產生熱量，即電能全部轉化為內能，這時有Q=W。電熱器和白熾電燈屬於上述情況。

④在串聯電路中，因為通過導體的電流相等。通電時間也相等，根據焦耳定律，可知導體產生的熱量跟電阻成正比，即

⑤在並聯電路中,導體兩端的電壓相等,通電時間也相等,根據,可知電流通過導體產生的熱量跟導體的電阻成反比,即

⑥電熱器:利用電流的熱效應來加熱的設備,電爐、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤爐等都是常見電熱器。電熱器的主要組成部分是發熱體，發熱體是由電阻率大，熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上製成。

焦耳定律是定量說明傳導電流將電能轉換為熱能的定律。

1841年，英國物理學家焦耳發現載流導體中產生的熱量Q（稱為焦耳熱）與電流 I 的平方、導體的電阻R、通電時間t成正比，這個規律叫焦耳定律。

套用

電流的熱效應在生產上有許多套用。電燈是利用電流產生的熱使得燈絲達到白熾狀態而發光，熔斷器是利用電流產生的熱使其熔斷而切斷電源。電流的熱效應也是近代工業中的一種重要加熱方式，如利用電爐煉鋼，電機通電烘乾等。電流的熱效應也有它不利的一面，由於構成電氣設備的導線存在電阻，所有電氣設備在工作時要發熱，使溫度升高。如果電流過大，溫度升高多就會加速絕緣體老化，甚至損壞設備。為了保證電氣設備能正常工作，各種設備都規定了限額，如額定電流、額定電壓、和額定電功率等。

電器設備的額定值通常用下標“e”表示，如Ie、Ue、Pe等，各種電器設備的銘牌上都有標註他們的數值。

不利影響

電流熱效應也有一些不利影響，如電流通過導線時會產生熱量，不僅損失了電能，過大的熱量還可能損壞導線的絕緣，導致線路短路，甚至引發火災。

為了避免導線過熱，有關部門對各種不同截面的導線規定了最大允許電流(即安全電流)。