携帯電話で遊んでいるとき、長時間使用すると、携帯電話が熱くなり始めるのを感じますが、これは実際には電流の加熱効果です。次に、主に電流の熱効果の公式を学びます。
電流の熱効果とは
電流が抵抗を通過すると電流が働き、電気エネルギーを消費しますが、エネルギー保存の法則によれば、エネルギーはどこからともなく消えないことがわかります。電流が作用し、電気エネルギーを消費して熱を発生させる、つまり電気エネルギーが熱に変換されることが実際に証明されており、この現象を電流の熱効果と呼びます。
電流の熱効果の式
導体に電流が流れることで発生する熱は、電流の2乗と導体自体の抵抗値と電流が流れる時間に比例することが実験で証明されています。
Q =I^2Rt (一般的に適用可能)
Q =W=UIT=I^2Rt=u^2/R×t (電気ヒーターのみ)
式では、I - 導体を流れる電流、単位はアンペア (A) です。
R - 導体の抵抗、単位はオームです。
t — 電流が導体を通過する時間。単位は秒 (S) です。
Q——抵抗に流れる電流によって発生する熱で、単位はジュール（J）です。
現在の加熱効果の応用
一方で、電流の熱効果を利用することは、人間の生産と生活に役立ちます。例えば、白熱電球では、タングステンフィラメントは通電後白熱温度まで上昇するため、その熱の一部が光に変換されて発光します。
一方、電流の熱効果にはいくつかの欠点があります。電線に大電流が流れ、電線が十分に太くない場合、大量の熱が発生し、電線の絶縁性能が破壊され、電線が短絡し、電気火災の原因となります。ワイヤーの過熱を避けるために、関係部門は、さまざまな断面のワイヤーの最大許容電流 (安全電流) を規定しています。ワイヤの断面積が大きいほど、通過できる電流が大きくなります。
上記は、電流の熱効果の式です。これは、イギリスの科学者ジュールとロシアの科学者レンツが出した結論で、ジュール・レンツの法則として知られています。
