电流的热效应:焦耳-楞次定律讲解

实验证明当电流过导体时,由于自由电子的碰撞,导体的温度会升高。这是因为导体吸收的点电能转换成为热能的缘故。这种现象叫做电流的热效应。电流通过导体时所产生的热量与电流强度的平方、导体本身的电阻、以及电流通过的时间成正比。这一结论称为焦耳——楞次定律,其数学表达式为:Q=I²Rt,公式中:

Q:电流通过导体所产生的热量,单位:焦耳(J);
I:通过导体的电流,单位:安(A);
R:导体的电阻,单位:欧(Ω)

如果热量以卡位单位,则Q=I?Rt公式可写成:Q=0.24I²Rt=0.24Pt,此公式称为焦耳-楞次定律。其中t的单位为妙,R的单位是欧,I的单位是安,热量的单位是卡。

电流的热效应在生产上有许多应用。电灯是利用电流产生的热使得灯丝达到白炽状态而发光,熔断器是利用电流产生的热使其熔断而切断电源。电流的热效应也是近代工业中的一种重要加热方式,如利用电炉炼钢,电机通电烘干等。电流的热效应也有它不利的一面,由于构成电气设备的导线存在电阻,所有电气设备在工作时要发热,使温度升高。如果电流过大,温度升高多就会加速绝缘体老化,甚至损坏设备。为了保证电气设备能正常工作,各种设备都规定了限额,如额定电流、额定电压、和额定电功率等。

电器设备的额定值通常用下标“e”表示,如Ie、Ue、Pe等,各种电器设备的铭牌上都有标注他们的数值。

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  1. 谢谢反馈,文中说:Q的单位是焦耳,如果以卡为单位,则:Q=0.24I²Rt=0.24Pt。因为1焦耳(J)=0.2389卡(cal),这个此文之前没有特意列出。为防止还有人看不懂,已经加上了标注。

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