電流經(jīng)過(guò)電阻所消耗的功全部轉(zhuǎn)為熱能。實(shí)驗(yàn)證明,導(dǎo)體中每消耗1焦耳電功,可以產(chǎn)生1焦耳的熱量,這種現(xiàn)象和轉(zhuǎn)換關(guān)系稱為電流的熱效應(yīng)。
習(xí)慣上常用q表示熱量,熱量單位為“焦耳”。電流熱效率公式為:
上式中功的單位為瓦,電流單位為安,電壓?jiǎn)挝粸榉?,電阻單位為歐,時(shí)間單位為秒,則熱量單位為焦耳。此式說(shuō)明,電路產(chǎn)生的熱量與電流的平方、電路電阻r、通過(guò)電流的時(shí)間t成正比。上式也稱為楞次—焦耳定律。
〔例1〕某電爐工作時(shí)電流為4.54安,電壓為220伏,試求此電爐功率和工作1小時(shí)所產(chǎn)生的熱量。
[解]電爐功率p=iu=4.54×220=1000瓦
1小時(shí)所產(chǎn)生熱量: q=pt=1000×3600=3600000焦耳。
電器元件的額定值及保險(xiǎn)絲
白熾燈、電烙鐵和電爐等電熱器都是利用電流熱效應(yīng)來(lái)工作的,但是也有很多元件如發(fā)電機(jī)、導(dǎo)線管不需要發(fā)熱的地方,如果電流過(guò)大,時(shí)間過(guò)長(zhǎng),電器元件會(huì)因溫度過(guò)高而損壞。因此,在一定的散熱條件下,為保證電器元件正常工作,允許它的最高溫度要有一定限度;也就是電器元件所消耗的功率要有一定限制;對(duì)各電器元件消耗的功率、外加電壓或通過(guò)的電流,都要限制在一定值以下,這個(gè)值稱為元件的額定值(額定功率、額定電壓或額定電流)。電器元件使用時(shí)的實(shí)際功率、電壓或電流,都不應(yīng)超過(guò)其額定值。
在偶然情況下,電路可能會(huì)發(fā)生短路,當(dāng)短路電流比額定值大很多倍時(shí),會(huì)使電器設(shè)備因溫度過(guò)高而損壞。為防止這種損壞,可在電路中串接保險(xiǎn)裝置,其中最簡(jiǎn)單是熔斷保險(xiǎn)器,又稱保險(xiǎn)絲,采用低熔點(diǎn)的材料(例如錫鉛合金,其熔點(diǎn)只有60~70℃)制成。當(dāng)電流超過(guò)一定數(shù)值時(shí),此熔斷保險(xiǎn)器被燒斷而將電路斷開,起到保護(hù)電器設(shè)備的作用。