電流熱效應

生活中，許多用電器接通電源後，都伴有熱現象產生。電流通過導體時電能轉化成內能，這種現象叫做電流的熱效應 ^[4]  。

電流的熱效應在生活、生產和科研中被廣泛應用。電熱蚊器、電熱水器、電飯鍋、電熨斗，它們都是利用電流的熱效應工作的。生產和科研中養雞場的電熱孵化器、電烤箱、烘乾機也應用了電流的熱效應 ^[2]  。

但是，有的用電器在電流做功將電能轉化為其他形式的能的過程中，也會有一部分電能轉化為熱能例如，電視機、計算機、電風扇等用電器工作時，都不可避免地發熱。這既會浪費能源又會由於升温使用電器有被燒燬的危險。由此，很多用電器採用設置散熱孔、散熱片或在發熱部位安裝電風扇等方法散熱 ^[2]  。

實驗證明，電流通過導體時，由於自由電子的碰撞，導體的温度會升高，這是因為導體吸收的電能轉換成為熱能的緣故。這種現象叫做電流的熱效應，電流通過導體時所產生的熱量與電流強度的平方，導體本身的電阻、以及電流通過的時間成正比。這一結論稱為焦耳一楞次定律，其數學表達式為Q= I²RT ^[5]  。

式中：Q——電流通過導體所產生的熱量，單位：焦耳(J) ^[5] 

I——通過導體的電流，(A) ^[5] 

R——導體的電阻，（Ω） ^[5] 

t——電流通過導體的時間，單位：秒(S) ^[5] 

Q=0.24 I²RT，Q：熱能（卡），0.24為功熱轉換系數，即1焦耳功相當於0.24卡的熱量。由上面的公式可以看出，電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比，這個規律叫做焦耳定律 ^[3]  。

電流的熱效應在生產上有許多應用，電燈就是利用電流產生的熱使燈絲達到高温而發光的，熔絲利用電流產生的熱使其熔斷而切斷電源等等 ^[6]  。

電流的熱效應也有其不利的一面，例如消耗能量，使設備温度升高，加速絕緣材料的老化甚至燒壞設備等等，為了避免過熱，對各種類型的導線根據其構造上的特點都規定了允許通過的電流最大值：對於各類電氣設備，都規定了最大允許功率，即額定功率，或者是規定了額定電壓和額定電流。在使用時，應注意不要超過允許值或額定值 ^[6]  。

電流的熱效應也有不利的一面，因導線存在電阻，所以電氣設備在工作時要發熱使温度升高。如果電流過大，温度升高過多，就會加速絕緣老化，甚至損壞設備。為了保證電氣設備能正常工作，各種設備都規定了限額，如額定電流、額定電壓和額定功率等。各種電氣設備的銘牌上都標有它們的數值 ^[7]  。