电流的热效应

电子是存在于物质分子结构内部的非常小的小颗粒。有时很常见的是，这些电子被紧密地固定，而另一些时候，它们被非常松散地固定。当电子非常松散地固定在原子核上时，它们可以在设备或源的限制范围内自由行进。电子是带负电的粒子，因此它们倾向于移动许多电荷，我们称电子的移动就是电流。必须注意并观察到，趋于移动的电子数量决定了特定物质导电的能力。某些材料允许电流移动得比其他材料好。根据材料的导电能力，将材料分为允许电流通过的导体和不允许电流通过的绝缘体。除了有用功以外，任何设备中的这种电流流动都以热或磁的形式释放或施加残余能量。在本文中，我们将解释电流的热效应。同样，驱动电流流过导体所需的力也称为电压。

电流的热效应

当我们使用某些电器时，在其运行的电池中发生的化学反应会在其端子之间产生一定的电位差，从而使电子运动。为了保持电流流动，电源需要消耗一些能量。一部分能量用于完成某些有用的工作，例如在发电风扇的情况下移动风扇叶片等。剩余的能量以热量的形式被利用或消耗，从而提高了设备的温度。如果我们在纯电阻的电器中使用电路，那么大量的能量将完全以所谓的热量形式散发。这被称为或称为电流的热效应。

更简单地，当电流通过导体时，由于导体中的电子对流动的电流产生的电阻，电流会产生多余的热量。克服这种对电流的阻力所完成的工作在导体中产生了我们所说的热量。电流的电加热效应在我们的日常生活中是最普遍且广泛应用和使用的。例如，电熨斗，水壶，烤面包机，电加热器等被广泛用作传统的烹饪方法以及洗衣方法。这种相同的效果已广泛用于电灯泡中，而电灯泡是常规白炽灯的替代产品。这些年来，这些设备已经使新的可持续发展世界现代化并发生了革命。

电路图

让我们假设电流I流过电阻器，该电阻器的电阻为R，如电路所示。假设电池端子两端的电位差为V。假设为Q量电荷流经电路的时间。使电荷Q移动电位差V所做的功为V×I 。因此，源必须在时间t中提供等于V×I的能量。因此，由电源输入到电路的功率为

P $= V\times\frac{Q} {t}=V\times I$

或者在时间t内由源提供给电路的能量为P×t，即V×I×t。产生的多余能量以热量的形式消散在电阻中。因此，对于稳定且固定的电流I，在时间t中产生的由H表示的热量为

高= V×I×t

焦耳加热定律

著名的物理学家詹姆斯·普雷斯科特(James Prescott)发现，在具有电流的导体中每秒产生的热量与导线的电阻成正比，并且与所给电流的平方成正比。由于电线中流动的电流而释放或产生的热量以焦耳表示。

焦耳第一定律

通过将欧姆定律应用于方程式H = V×I×t。我们可以推论出焦耳定律或焦耳第一定律，它给出了电流流过导体时产生的热量之间的关系。它与所提供电流的平方，设备施加的电阻以及我们使用该设备的时间成正比。这被称为或称为焦耳热定律。其表达如下：

H = I² × R × t

Where,

• H gives or indicates the amount of heat.
• I shows the amount ofthe electrical current supplied.
• R is the value or amount of electric resistance exerted in the conductor.
• t denotes the time for which the appliance is operated.

热量取决于的因素

• 当给定电路中的电流和所供应电流的流量不变时，释放或产生的热量与给定导线的电阻成正比。
• 当电阻和电流供应保持恒定时，导体承载电流中释放或产生的热量与流经给定电路的电流的平方成正比。
• 当电阻和电流恒定时，由于电流流动而产生或产生的热量与流动的使用时间成正比。

电流热效应的应用

以下是一些广泛使用的通用设备，其中使用了电流的热效应并将其用于其他目的：

电熨斗：在铁的金属部分和电线圈之间放置云母，该云母本质上是绝缘体。铁的线圈随着电流的连续通过而变热或变热，然后电流通过使用的云母传递或传递到金属部件上。最终，一段时间后，金属零件变得非常热或达到我们设定的任何温度，然后根据我们的意愿将其用于熨烫不同材质的衣服。

电灯泡：电灯泡包含一根很粗的金属丝，该金属丝又由高电阻钨金属制成。这种金属始终保持在惰性环境中，因此不会与中性气体或真空发生反应。当电流流过用过的钨丝时，它会变热或变热，然后发光。从电源汲取到电路中的大部分电能以热量的形式被释放或消散，而其余的则以光能的形式被释放或释放。所用的钨丝还具有高电阻率和极高的熔点，因此使用时不容易被加热。

电加热器：在电加热器中，非常高电阻的镍铬合金线通常被用作线圈。线圈旋转或缠绕在由铁板或陶土板的陶瓷材料制成的凹槽上。每当电流在线圈中流动时，它就会迅速变热或变热，然后被广泛用于加热我们的烹饪容器。在山区，使用电子取暖器来保持房间的温暖和加热，从而使其免受外界寒冷的天气的影响。

电熔丝：在有时由于电流突然增加而使用的任何电气仪器中，该仪器或设备会过热或烧毁，有时可能会导致严重的火灾。具有极低熔点的导线与设备或设备电路连接或串联连接，以避免发生事故或此类事故。每当电流值以某种方式意外升高时，保险丝内的导线就会因过热而熔化，从而导致电路断开，从而挽救了设备的生命和生命。我们根据使用的设备选择或选择保险丝。在较高电流下工作的设备或电器需要较大的保险丝，反之亦然。

为了利用和利用电流的热效应，器具元件需要或要求具有高熔点以保留更多的热量。

电力

电功率被定义或表示为工作率。换句话说，就是能量的消耗率。电源的功率单位为瓦特。一瓦也定义为承载以1 V工作的1 ad电流的设备或电器所消耗的能量。不同的电器根据其需要具有不同的功耗量。有些具有较高的功耗，例如交流电，微波炉，洗衣机，电视，冰箱等。而诸如电烤面包机，熨斗，充电器，吹风机等则具有较低的功耗。在将设备安装到家中之前，已经可以看到给定设备或电器的电功率，因为如果它们消耗大功率，我们必须为它们使用合适的电熔丝，因为在这种情况下，短路程度非常高，因此，在使用设备之前，我们会先查看它们的额定功率，以免对设备和我们造成任何不幸或不幸。功率的表达或方程式有多种形式：

P = V × I

$P = \frac{V^{2}}{R}$

P = I²R

日常生活中的能源消耗

因此，在实际应用中，我们使用的是一个更大的单位，称为“千瓦”，而不是瓦特。它仅等于1000瓦。由于电能是功率和时间的乘积，因此推导的电能单位是瓦特小时(W h)。 1瓦时(W h)是指在1小时内仅使用1瓦功率时消耗或使用的能量。商业上使用的电能单位是千瓦时(kW h)，广泛或通常称为“单位”。

1 kW h = 1000watt × 3600second

1 kW h = 3.6 × 10⁶ watt second

1 kW h = 3.6 × 10⁶ joule (J)

样本问题

问题1：电器产生100 J的热能，该电器使用1秒钟，电阻为4欧姆。查找并计算设备的电势差。

解决方案：

As we know,

H = I²×R×t

Given, H = 100 J, R = 4 ohm, t = 1 sec

Therefore, 100J=I²×4×1

$\therefore I^{2} = \frac{100}{4}$

$\therefore I = \sqrt{\frac{100}{4}} A$

$\therefore I =\frac{10} {2} A$

I = 5 A

From ohm’s law we know

V=I×R

Therefore, V = 5A × 4Ω

V = 20 V

Therefore, the potential difference generated is 20 V.

问题2：找出电烤箱使用5分钟后产生的热量。给定的电流为2 A，其电阻为3 ohm。

解决方案：

As we know,

H = I²×R×t

Given, I = 2 A, R = 3 ohm, t = 5 min = 300 sec

Therefore, H=2²×3×300J

H = 22×900 J

Therefore, H=4×900 J

H = 3600 J

Hence, the heat that is produced or liberated by the electrical toaster is 3600 J.

问题3：找出在2 A电流下工作50秒时产生的100 J热量的电熨斗的电阻。

解决方案：

As we know,

H = I²×R×t

Given, H = 100 J, I = 2 A, t = 50 sec

Therefore, 100J=2²×R×50

$\therefore R = \frac{100}{4 \times 50} \Omega$

$\therefore R = \frac{1}{2} \Omega$

R = 0.5Ω

Therefore, the resistance of the electrical iron is found to be 0.5Ω

问题4：电风扇产生的热量为100 J，电势差为10 V，使用时间为10秒。找出所使用的电流量是多少?

解决方案：

As we know,

H = V × I × t

Given, H = 100 J, V = 10 V, t = 10 sec

Therefore, 100J=10V×I×10

∴100J = 100 × I

$\therefore I = \frac{100}{100} A$

I = 1 A.

Therefore, the current used is 1 A.

问题5：电流为10 A的电风扇产生的热量为100 J，使用时间为10秒。找出产生的电势差量是多少?

解决方案：

As we know,

H = V × I × t

Given, H = 100 J, I = 10 A, t = 10 sec

∴100J=10A×V×10

∴100J=100×V

$\therefore V = \frac{100}{100} A$

V = 1 V.

Therefore, the potential difference used is 1 V.

问题6：确定烤面包机在电势为6 V，电源电流为6 A的情况下运行50秒钟时释放或产生的热量。

解决方案：

As we know,

H = V × I × t

Given, V = 6 V, I = 6 A, t = 50 sec

∴H = 6 × 6 × 50J

H = 36 × 50 J

H = 1800 J

Hence, heat or energy liberated is 1800 J.

问题7：如果设备或设备在1 V的电位差和6 A的电流下工作，消耗的功率是多少?

解决方案：

As we know,

P = V × I

Given, V = 1V AND I = 6 A

P = 1 V × 6 A

P = 6 W

Hence, the power that has been consumed is 6 W.

问题8：如果设备或设备在10 V的电位差和2 W的功率下工作，消耗的电流是多少?

解决方案：

As we know,

P = V × I

Given, V = 10 V and P = 2W

2 = 10 V × I

$\therefore I = \frac{2}{10} A$

I = 0.2 A

Hence, the current that has been consumed is 0.2 A.

问题9：如果设备或设备在10 A的电源电流和2 W的功率下运行，则电势差是多少?

解决方案：

As we know,

P = V × I

Given, I = 10 A and P = 2W

∴2 = V × 10A

$V = \frac{2}{10} V$

V = 0.2 V

Hence, the Potential difference that has been used is 0.2 A.

问题10：如果电阻为3欧姆的烤面包机以1 A的电流工作，功耗是多少?

解决方案：

As we know,

P = I² × R

Given, I = 1 A and R = 3 ohm

∴P = 1² × 3Ω

P = 3 W.

Therefore, the power consumed has been calculated to be 3 W.

问题11：如果电阻为13欧姆的电加热器在1 A的电流下工作，消耗的功率是多少?

解决方案：

As we know,

P = I² × R

Given, I = 1 A and R = 13 ohm

∴P = 1² × 13Ω

P = 13 W.

Therefore, the power consumed has been calculated to be 13 W.

问题12：如果以1 A的电流运行功率为10W的烤面包机，电阻会是多少?

解决方案：

As we know,

P = I² × R

Given, I = 1 A and P = 10 W

∴P = 1² × RΩ

R = 10 Ω

Therefore, the resistance offered is R = 10 Ω

问题13：额定功率为10W，220V的灯泡每天使用6天，每天2小时。找到灯泡的电阻和单位消耗的能量。

解决方案：

As we know,

$P = \frac{V^{2}}{R}$

Given, P = 10 W and V = 220 V

$\therefore 10 = \frac{220^{2}}{R}$

$\therefore R = \frac{220^{2}}{10}$

$\therefore R = \frac{48400}{10} \Omega$

∴R = 4840Ω

Therefore, the resistance of bulb is R = 4840Ω

We also know that,

H = V × I × t

P = V × I

Therefore, we can write H = P × t

Given, P = 10 W and t = 2 hr. and it is used for 6 days, therefore the energy consumed in 6 days is

H = 10 × 2 × 6 W hr.

H = 120 W hr.

$H = \frac{120}{1000}$ KW hr.

$\therefore H = \frac{120}{1000}$ KW hr.

H = 0.12 KW hr. or units

Therefore, the bulb consumed 0.12 units.

问题14：灯泡的电阻为44欧姆，并在220 V的电源电压下工作。找到它消耗的功率。

解决方案：

As we know,

$P = \frac{V^{2}}{R}$

Given, V = 220 V and R = 44 Ohm

$\therefore P = \frac{220^{2}}{44}$

$\therefore P = \frac{48400}{44}$

P = 1100 W

Therefore, the power consumed by the lamp bulb is 1100 W.

问题15：额定功率为100W，220V的灯泡每天使用6天，每天2小时。找到灯泡提供的电阻。

解决方案：

As we know,

$P = \frac{V^{2}}{R}$

Given, P = 100 W and V = 220 V

$\therefore 100 = \frac{220^{2}}{R}$

$\therefore R = \frac{220^{2}}{100}$

$\therefore R = \frac{48400}{100} \Omega$

∴R = 484Ω

Therefore, the resistance of bulb is R = 484Ω

问题16：如果电熨斗在220 V的电源下工作并且10秒钟流动的电荷量为10库仑，则功耗是多少。

解决方案：

As we know,

$P = V\frac{Q} {t}$

Given, V = 220 V, Q = 10 Coulomb and t = 10 sec

$\therefore P = 220 \frac{10}{10}$

P = 220 W

Hence, the power that is consumed by the electric iron is 220 W.

问题17：如果电熨斗在220 V的电源下工作并且流过10秒钟的电荷量为20库仑，那么功耗是多少。

解决方案：

As we know,

$P = V\frac{Q}{t}$

Given, V = 220 V, Q = 20 Coulomb and t = 10 sec

$\therefore P = 220 \frac{20}{10}$

$\therefore P = 220\times 2 W$

P = 440 W

Hence, the power that is consumed by the electric iron is 440 W.

问题18：如果灯泡使用的功率为10 W，并且电源电压为220 V，并且流过10库仑电荷，灯泡将在多长时间内工作。

解决方案：

As we know,

$P = V\frac{Q}{t}$

Given, V = 220 V, Q = 10 Coulomb and P = 10 W

$\therefore 10 = 220 \frac{10}{t}$

$\therefore t = 220 \frac{10}{10} sec$

t = 220 sec = 3 min 40 sec

Hence the time for which is was used for 220 sec or 3 min 40 sec.