電流的熱效應

當電流透過導體時，導體中會產生熱量。電流的這種效應稱為電流的熱效應。

在實踐中，當電流透過電加熱器的元件時，加熱器的元件會變紅熱，因為電能轉化為熱能。這稱為電流的熱效應，並用於製造許多加熱器具，如電熨斗、電熱水壺等。

電流熱效應的原因

當在導體的兩端施加電勢差時，自由電子以漂移速度移動，從而構成導體中的電流。導體中的移動自由電子與導體的正離子發生碰撞。

在碰撞過程中，自由電子的動能被轉移到與其發生碰撞的離子。結果，正離子的振動動能增加，因此導體的溫度升高。由於電動勢源維持導體中的電流。因此，電源提供的電能轉化為導體中的熱能。

電流在導體中產生的熱量

英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳在他的實驗中發現，當電流強度為 I 安培的電流透過電阻為 R 歐姆的導體持續 t 秒時產生的熱量(H)由下式給出：

$$\mathrm{\mathit{H=I^{2}Rt}\: 焦耳}$$

此表示式稱為焦耳定律。

因此，根據焦耳定律，導體中產生的熱量與以下因素成正比：

• 透過導體的電流的平方，
• 導體的電阻，以及
• 電流透過導體的時間。

電流熱效應的應用

電流的熱效應用於製造許多加熱器具，如電加熱器、電熨斗、電燈泡、電熱水壺、烙鐵、電烤箱等。其中一些如下所述：

• 電加熱器 - 在電加熱器中，電流透過高電阻（稱為加熱元件），從而產生所需的熱量。使用的加熱元件是鎳鉻合金，稱為鎳鉻合金。

• 電燈泡 - 電流透過燈泡的燈絲（由鎢製成），導致燈絲加熱到一定溫度後發光。

• 電熨斗 - 在電熨斗中，電流也透過加熱元件，該元件透過雲母與熨斗箱隔絕。元件中產生的熱量透過雲母傳遞到金屬部件。

• 保險絲 - 電流的熱效應也用於製造保險絲以保護電路和裝置。保險絲是一小段由鍍錫銅或鋅製成的細絲，熔點低。當電路中的電流由於某種原因過大時，保險絲會過熱、熔化並斷開電路。因此，保護電路和裝置免受損壞。

Manish Kumar Saini

更新於： 2021年7月23日

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