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焦耳定律
电子在导体中受到电位差之后会产生电子流,理论上电子在电场中应该会成加速度运动,但是如果一直加速下去又不合理,
所以我们解释为:电子在流动的过程中会被原子捕获,将能量传递给原子成为原子的振动动能,表现在外的就是温度上升,
于是电子在导体内可视为等速运动(电子流),外界给予的能量将消耗成为流经导体的热能。
由前面所说,外界给予电量Q、电压V的能量为,又经由电流的定义,可以得知电位差为V时,所产生的电功率P(将电能转换为热能)为
单位为:焦耳/秒=瓦特W
上是针对各种导体均可适用。
若导体的电阻遵守欧姆定律,
称为焦耳定律,请注意必须要在导体遵守欧姆定律时才可使用。
※ 在一般输电线路中,有一个很重要的观念,电厂所输出的电功率为,
输电线路上所损失的电功率为(因为线路有电阻所以会产生热),然而电厂所输出的电功率为一个定值,
所以为了使损失在传输过程中的电能减少必须使电流降低(因为线路的R是定值),为了使电流降低,
则必须提高传输的电压,这就是为什么电厂传输出来的线路都必须要先提高电压(高达十万伏特以上),到达用户时再降压,
在此举一个例子:
若电厂所能产生的电功率最大为一百万千瓦(106W),线路的总电阻为10Ω,若电厂输出时的电压为105V,则输出电流为10A,
消耗在线路上的电功率为102×10=103W;若输出的电压为104V,则输出的电流为100A,则消耗在线路上的电功率变为1002×10=105W,相差可达百倍。
※ 电能有一个特别的单位为度,它是为了电力公司计价方便,
由于电能等于电功率与时间的乘积,所以度的意义就是千瓦-小时,也就是电功率为1千瓦的物品使用一小时所耗的电能,实际的能量为1000W×3600s=3.6×105J。
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