第 13 章 第 3 节 焦耳定律

在寒冷的冬日，我们可以打开取暖器使房间温度升高，待在取暖器旁就会感到暖意融融（图 13–3–1）。取暖器有不同的加热方式，其中一种类型的取暖器内部布满了一圈圈紧密缠绕的金属丝。取暖器放出的热量从何而来呢？这些金属丝又起什么作用呢？

电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？

电流通过导体时，导体会发热，内能增加，这种现象叫做电流的热效应。取暖器、电热水壶、灯泡、导线等工作时发热，都是电流的热效应。生活经验告诉我们，这些导体产生的热量差异巨大。

大、导体电阻越大、通电时间越长，产生的热量越多。

焦耳通过实验研究，于 1840 年发现了电流通过导体时产生的热量与电流、电阻、通电时间的定量关系：

电流通过导体时产生的热量，与电流的二次方成正比，与导体电阻成正比，与通电时间成正比。这一规律称为焦耳定律（Joule’s law），可表示为

\[Q = {I^2}Rt\]

其中，电流 I 的单位是安（A），电阻 R 的单位是欧（Ω），时间 t 的单位是秒（s），电流产生热量 Q 的单位是焦（J）。

哪些常见现象与电流热效应有关？

人们利用电流的热效应开发了各式各样的电加热器，如生活中常用的电热水器、烤面包机等。图 13–3–3 所示的电烙铁是焊接电路的常用工具，用发热的烙铁头熔化焊锡可以连接电路元件。如图 13–3–4 所示，工人正在铺设发热电缆，这是电地暖的主要部件之一。此外，串联在电路中的熔丝（俗称“保险丝”），也利用了电流热效应，当通过熔丝的电流超过一定限度时，其温度将达到熔点而熔断，电路随之切断，以此保证用电安全。

电流通过导体产生的热量有时是“无用”的。