探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系

Question

如题所述

Answer 1

电流通过导体产生的热量与电阻的关系：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。

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。例如：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。

在物理学中规定：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，这就是焦耳定律。焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。

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，适用于任何导体，适用于任何电路。

影响电阻大小的因素：

在导体当中，自由电子在定向移动时，会与其他粒子发生碰撞，也会受到带正电荷的原子核影响，从而造成自由电子损失动能，损失的动能将转化为其他粒子的不规则运动，也就是导体本身的内能，从宏观上看，导体也就有了电阻。

根据这个微观原理，很容易理解电阻率，电阻率ρ：表示物体导电特性的物理量，材料电阻R=ρL/S。

材料长度L：导体材料越长，定向移动的电荷受到的阻碍越大，于是电阻与材料长度成正比。

材料横截面积S：材料的横截面积越大，单位长度导体中的自由电子数量越多，导体的导电性能越好。

温度：温度会影响材料的微观性质，会在一定程度上影响导体的导电性能。

温度越高时，导体中原子的不规则运动越剧烈，对自由电子的阻碍作用也越大，所以绝大部分材料随着温度的升高，电阻率也会升高；但是存在一些半导体材料，在温度适当升高时，自由电子的数量将会大大增加，这时候温度升高，材料的电阻率反而降低。