电流的热效应

当电流通过导体时，导体中会产生热量。电流的这种效应称为电流的热效应。

在实践中，当电流通过电加热器的元件时，加热器的元件会变红热，因为电能转化为热能。这称为电流的热效应，并用于制造许多加热器具，如电熨斗、电热水壶等。

电流热效应的原因

当在导体的两端施加电势差时，自由电子以漂移速度移动，从而构成导体中的电流。导体中的移动自由电子与导体的正离子发生碰撞。

在碰撞过程中，自由电子的动能被转移到与其发生碰撞的离子。结果，正离子的振动动能增加，因此导体的温度升高。由于电动势源维持导体中的电流。因此，电源提供的电能转化为导体中的热能。

电流在导体中产生的热量

英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳在他的实验中发现，当电流强度为 I 安培的电流通过电阻为 R 欧姆的导体持续 t 秒时产生的热量(H)由下式给出：

$$\mathrm{\mathit{H=I^{2}Rt}\: 焦耳}$$

此表达式称为焦耳定律。

因此，根据焦耳定律，导体中产生的热量与以下因素成正比：

  • 通过导体的电流的平方，
  • 导体的电阻，以及
  • 电流通过导体的时间。

电流热效应的应用

电流的热效应用于制造许多加热器具，如电加热器、电熨斗、电灯泡、电热水壶、烙铁、电烤箱等。其中一些如下所述：

  • 电加热器 - 在电加热器中，电流通过高电阻（称为加热元件），从而产生所需的热量。使用的加热元件是镍铬合金，称为镍铬合金。

  • 电灯泡 - 电流通过灯泡的灯丝（由钨制成），导致灯丝加热到一定温度后发光。

  • 电熨斗 - 在电熨斗中，电流也通过加热元件，该元件通过云母与熨斗箱隔绝。元件中产生的热量通过云母传递到金属部件。

  • 保险丝 - 电流的热效应也用于制造保险丝以保护电路和设备。保险丝是一小段由镀锡铜或锌制成的细丝，熔点低。当电路中的电流由于某种原因过大时，保险丝会过热、熔化并断开电路。因此，保护电路和设备免受损坏。

更新于： 2021年7月23日

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