Joule’s law
電流通過導體時產生熱量的規律 .1840年,J.P.焦耳由實驗得出,電流通過導體時產生的熱量Q(稱為焦耳熱)與電流強度I的平方、導體的電阻R和通電時間t成正比,即
Q=I2Rt式中I、R、t和Q的單位分別是安培、歐姆、秒和焦耳.因1842年H.F.E. 楞次獨立發現了同樣結果,故又稱焦耳-楞次定律.
單位時間散發的熱量稱為熱功率,P=Q/t.利用歐姆定律 U=IR,可將焦耳定律表為 P=IU ,式中U是電壓.利用電流密度j和熱功率密度p(單位體積的熱功率),得出焦耳定律的微分形式為
式中E是電場強度;σ是導體的電導率.
電流通過導體時,電場力對電荷作功,電勢能轉化為熱能,導致熱量散發,這就是電流熱效應的根源.焦耳定律實際上是普遍的能量守恒定律應用於通電導體的結果.
電流熱效應有廣泛的應用,電爐、白熾燈、電烙鐵、電烘箱、 用於過電流保護的熔絲(保險絲)等都是利用焦耳熱工作的.電流熱效應有時也有害,例如輸電線路中散發的焦耳熱降低了電能的傳輸效率,甚至會燒壞導線的絕緣層,引起漏電、觸電;在發電機、電動機、變壓器的繞組中也有同樣的問題,需要用水、氫氣或油冷卻.各種電學儀表、家用電器等都有壹定額定電壓,壹旦外加電壓超過此值就有可能發熱燒壞.