電流的熱效應

電流的熱效應
電流的熱效應
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電流的熱效應：當電流通過電阻時，電流做功而消耗電能，產生了熱量，這種現象叫做電流的熱效應。實踐證明，電流通過導體所產生的熱量和電流的平方，導體本身的電阻值以及電流通過的時間成正比。這是英國科學家焦耳和俄國科學家楞次得出的結論，被人稱作焦耳楞次定律。^[1]

焦耳定律的表達式:Q=I²Rt。

中文名稱：電流熱效應

現象：電流通過導體時電能轉化成熱

焦耳定律：定量說明電流將電能轉換為熱能

應用舉例

電熱器是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。^[2]

對於冰箱來說,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,然後通過冰箱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,那麼,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,冰箱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。

焦耳定律是定量說明傳導電流將電能轉換為熱能的定律。內容是:電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比。該定律是英國科學家焦耳於1841年發現的。

焦耳定律數學表達式:Q=I²Rt。對於純電阻電路可推導出:Q=W=Pt、Q=UIt、Q=(U²/R)t^[3]

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（在純電阻電路中）。電熱器和白熾燈屬於上述情況。

在串聯電路中，由於通過導體的電流相等，通電時間也相等，根據焦耳定律可知電流通過導體產生的熱量跟導體的電阻成正比。

在並聯電路中，由於導體兩端的電壓相等，通電時間也相等，根據焦耳定律可知電流通過導體產生的熱量跟導體的電阻成反比。