电流通过导体时可以产生热量,这种热量叫做焦耳热,与其他热量一样,单位为焦耳。当电流所做的功全部产生热量,即电能全部转化为内能[也叫热能],该电路为纯电阻电路,这时有:
根据电功的公式,我们有【U指电压,单位是伏特(V)】:
或者根据欧姆定律(欧姆定律本身只在纯电阻电路中成立),我们有:
类似白炽灯,电炉丝,电热水器这样就属于上述情况。
焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式:Q=I^2R*t(适用于所有电路);对于纯电阻电路可推导出:Q=W=Pt;Q=UIt;Q=(U^2/R)t
电流通过导体时会产生热量,这叫做电流的热效应,而电热器是利用电流的热效应来加热的设备,电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见电热器。电热器的主要组成部分是发热体,发热体是由电阻率大,熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成。
焦耳定律规定:电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比,和通过导体的电流的平方成正比,和通电时间成正比。该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。焦耳定律是一个实验定律,它可以对任何导体来适用,范围很广,所有的电路都能使用。遇到电流热效应的问题时,例如要计算电流通过某一电路时放出热量;比较某段电路或导体放出热量的多少,即从电流热效应角度考虑对电路的要求时,都可以使用焦耳定律。
公式为: Q = I²Rt
其中Q指热量,单位是焦耳(J),I指电流,单位是安培(A),R指电阻,单位是欧姆(Ω),t指时间,单位是秒(s),以上单位全部用的是国际单位制中的单位。
1、若感应电流是非周期性变化的,由能量守恒定律求焦耳热
电磁感应现象中,若感应电动势和感应电流是由导体棒切割磁感线运动产生的,但数值是非周期性变化,则感应电流的焦耳热就可由能的转化与守恒定律或动能定理求解。
2、若感应电流是恒定的,一般利用焦耳定律求解
电磁感应现象中,若感应电动势和感应电流是通过磁场变化或导体切割运动产生的,且数值稳定,则感应电流的焦耳热就可直接由焦耳定律求解。
3、若感应电流是周期性变化的。由Q=I Rt(其中I为电流的有效值)求焦耳热
电磁感应现象中,若感应电动势和感应电流是通过磁场变化或导体切割磁感线运动产生的,且数值是周期性变化,则感应电流的焦耳热就可由Q=I Rt(其中I为电流的有效值)求解。
高中物理电学知识中的“闭合电路的欧姆定律”引入了“电源内阻”的概念,强调,一个电压足够大的电源上接一个电阻足够小的负载时,因为电源内部本身内阻的存在,电路中的电流大小不能无限制增大,而是存在一个极限。
电路在计算电流时,特别是计算电路总电阻时,需要在负载电阻的基础上加上电源内阻,这就导致一个内阻很大的电源(比如一个快没电的电池),它的开路电压很大,但是即使给电源短路,短路线中的电流依旧很小。再来回答题主的问题。因为电源存在内阻,通过Q=U^2/R*t来计算热量时,这里的R就不单单只是计算对象的R了,而应该包含有U的内阻。
使用电流来表征焦耳热就不存在这个问题了,电路中的电流就是电源电压和电路电阻两个物理量同时作用的结果,不需要更多的中间运算,表征更准确!一节1.5V的普通电池两端短路产生的热量未必很大,但一个两端电压1.5V的充电完毕的超级电容短路则可以把短路线融化,就是这个道理!
电网焦耳热融冰技术是指流短路融冰、直流融冰和并联电容补偿无功电流融冰的总称。介绍了三种焦耳热融冰方法的工作原理和应用情况,通过分析和公式计算,对比了这三种焦耳热融冰的主要技术参数和性能指标,包括融冰电源容量、线路融冰长度、融冰压降、融冰消耗有功和无功功率等参数。根据技术参数对其融冰适用范围、系统影响、操作难易程度和经济可行性进行了分析。
输配电线路覆冰事故在我国频繁发生,线路覆冰己经成为危及我国电网安全运行的重要因素。国内外现有的融冰方法和融冰装备,受电网架构、工程造价和操作难度等因素影响和制约,难以大范围使用,没有在灾害发生时发挥全部功能和作用。综合比较来看,对电力线融冰最有效的方法是焦耳热融冰法,即通过增大流经导线的电流使覆冰导线发热,来实现对导线融冰的功能。目前焦耳热融冰法应用较多的是交流短路融冰法、直流融冰法和并联电容补偿无功电流融冰法。
交流短路融冰通过计算短路点的短路电流,人为地将两相或者三相导线短路,短路电流控制在导线允许的最大电流范围之内,达到线路融冰的目的。交流短路融冰法在国外己达到了实用化的阶段:俄罗斯巴什基尔电网使用短路融冰技术融冰;加拿大Manitoba水电局1993年开始采用短路电流融冰。