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[!--downpath--]焦耳熱
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哪些是焦耳熱
電壓通過導體時可以形成熱量,這些熱量稱作焦耳熱,與其他熱量一樣,單位為焦耳。當電壓所做的功全部形成熱量,即電能全部轉化為內能[也叫熱能],該電路為純內阻電路,這時有:
依照電功的公式,我們有【U指電流,單位是伏特(V)】:
或則依照歐姆定理(歐姆定理本身只在純內阻電路中創立),我們有:
類似白熾燈,電爐絲,電熱水器這樣就屬于上述情況。
焦耳定理
焦耳定理是定量說明傳導電壓將電能轉換為熱能的定理。內容是:電壓通過導體形成的熱量跟電壓的二次方成反比焦耳定律電熱公式焦耳定律電熱公式,跟導體的內阻成反比,跟通電的時間成反比。焦耳定理物理表達式:Q=I^2R*t(適用于所有電路);對于純內阻電路可推導入:Q=W=Pt;Q=UIt;Q=(U^2/R)t
電壓通過導體時會形成熱量,這稱作電壓的熱效應,而電熱器是借助電壓的熱效應來加熱的設備,電爐、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤箱等都是常見電熱器。電熱器的主要組成部份是發熱體,發熱體是由內阻率大,熔點高的內阻絲繞在絕緣材料上制成。
焦耳定理規定:電壓通過導體所形成的熱量和導體的內阻成反比,和通過導體的電壓的平方成反比,和通電時間成反比。該定理是美國科學家焦耳于1841年發覺的。焦耳定理是一個實驗定理,它可以對任何導體來適用,范圍很廣,所有的電路都能使用。遇見電壓熱效應的問題時,比如要估算電壓通過某一電路時放出熱量;比較某段電路或導體放出熱量的多少,即從電壓熱效應角度考慮對電路的要求時,都可以使用焦耳定理。
公式為:Q=I2Rt
其中Q指熱量,單位是焦耳(J),I指電壓,單位是安培(A),R指內阻,單位是歐姆(Ω),t指時間,單位是秒(s),以上單位全部用的是國際單位制中的單位。
焦耳熱求解
1、若感應電壓是非周期性變化的,由能量守恒定理求焦耳熱
電磁感應現象中,若感應電動勢和感應電壓是由導體棒切割磁感線運動形成的,但數值是非周期性變化,則感應電壓的焦耳熱就可由能的轉化與守恒定理或動能定律求解。
2、若感應電壓是恒定的,通常借助焦耳定理求解
電磁感應現象中,若感應電動勢和感應電壓是通過磁場變化或導體切割運動形成的,且數值穩定,則感應電壓的焦耳熱就可直接由焦耳定理求解。
3、若感應電壓是周期性變化的。由Q=IRt(其中I為電壓的有效值)求焦耳熱
電磁感應現象中,若感應電動勢和感應電壓是通過磁場變化或導體切割磁感線運動形成的,且數值是周期性變化,則感應電壓的焦耳熱就可由Q=IRt(其中I為電壓的有效值)求解。
焦耳熱為何只和電壓有關
中學數學熱學知識中的“閉合電路的歐姆定理”引入了“電源電阻”的概念,指出,一個電流足夠大的電源上接一個內阻足夠小的負載時,由于電源內部本身電阻的存在,電路中的電壓大小不能無限制減小,而是存在一個極限。
電路在估算電壓時,非常是估算電路總內阻時,須要在負載內阻的基礎上加上電源電阻,這就造成一個電阻很大的電源(例如一個快沒電的電瓶),它的開路電流很大,而且雖然給電源漏電,短路線中的電壓仍然很小。再來回答題主的問題。由于電源存在電阻,通過Q=U^2/R*t來估算熱量時,這兒的R就不單單只是估算對象的R了,而應當包含有U的電阻。
使用電壓來表征焦耳熱就不存在這個問題了,電路中的電壓就是電源電流和電路內阻兩個數學量同時作用的結果,不須要更多的中間運算,表征更確切!一節1.5V的普通電瓶兩端漏電形成的熱量未必很大,但一個兩端電流1.5V的充電完畢的超級電容漏電則可以把短路線熔化,就是這個道理!
焦耳熱應用——電網焦耳熱融冰技術
電網焦耳熱融冰技術是指流漏電融冰、直流融冰和并聯電容補償無功電壓融冰的合稱。介紹了三種焦耳熱融冰方式的工作原理和應用情況,通過剖析和公式估算,對比了這三種焦耳熱融冰的主要技術參數和性能指標,包括融冰電源容量、線路融冰厚度、融冰壓降、融冰消耗有功和無功功率等參數。按照技術參數對其融冰適用范圍、系統影響、操作難易程度和經濟可行性進行了剖析。
輸配電線路覆冰車禍在我國頻繁發生,線路覆冰己經成為殃及我國電網安全運行的重要誘因。國外外現有的融冰方式和融冰武器,受電網構架、工程造價和操作難度等誘因影響和阻礙,無法大范圍使用,沒有在水災發生時發揮全部功能和作用。綜合比較來看,對電力線融冰Z有效的方式是焦耳熱融冰法,即通過減小流經導線的電壓使覆冰導線發熱,來實現對導線融冰的功能。目前焦耳熱融冰法應用較多的是交流漏電融冰法、直流融冰法和并聯電容補償無功電壓融冰法。
交流漏電融冰通過估算漏電點的漏電電壓,人為地將兩相或則單相導線漏電,漏電電壓控制在導線容許的Z大電壓范圍之內,達到線路融冰的目的。交流漏電融冰法在美國己達到了實用化的階段:美國巴什基爾電網使用漏電融冰技術融冰;日本水電局1993年開始采用漏電電壓融冰。