电流通过电阻时,在电阻上消耗的电能将全部转化为热能,这种现象称为电流的热效应。

1.电流热效应原理

1、焦耳定律(Q=I²Rt)就是对电流热效应原理的总结。通常导体都会有电阻,有电流通过导体,电能就会转化为内能。

2、对于纯电阻电路(电热器或白炽灯),消耗的电能会全部转化为内能,即W=Q

3、非纯电阻电路,只要内部电路不是超导体材料,通电时也会发热,也遵循焦耳定律。只是该用电器消耗的电能没有全部转化为内能。

电流热效应原理

2.电流热效应计算公式

实验证明,电流通过导体时,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。这一结论称为焦耳一楞次定律,其数学表达式为Q= I²RT 。

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,(A)

R——导体的电阻,(Ω)

t——电流通过导体的时间,单位:秒(S)

Q=0.24 I²RT,Q:热能(卡),0.24为功热转换系数,即1焦耳功相当于0.24卡的热量。由上面的公式可以看出,电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比,这个规律叫做焦耳定律。

电流热效应计算公式

3.电流热效应的应用

电流的热效应在生产上有许多应用,电灯就是利用电流产生的热使灯丝达到高温而发光的,熔丝利用电流产生的热使其熔断而切断电源等等。

电流的热效应也有其不利的一面,例如消耗能量,使设备温度升高,加速绝缘材料的老化甚至烧坏设备等等,为了避免过热,对各种类型的导线根据其构造上的特点都规定了允许通过的电流最大值:对于各类电气设备,都规定了最大允许功率,即额定功率,或者是规定了额定电压和额定电流。在使用时,应注意不要超过允许值或额定值。

电流热效应的应用

4.电流热效应的利弊

电流的热效应也有不利的一面,因导线存在电阻,所以电气设备在工作时要发热使温度升高。如果电流过大,温度升高过多,就会加速绝缘老化,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、额定电压和额定功率等。各种电气设备的铭牌上都标有它们的数值。

电流热效应的利弊