電熱焦耳定律

電熱器都有一定的阻值，而它的電阻是又根據(jù)設(shè)定的功率來選用的，功率越大，總電阻就越小。 電熱絲的電阻率有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?，如果電阻率過大過小，就需要很短或很長(zhǎng)、很細(xì)或很粗的電熱絲，這樣對(duì)大小功率的電熱器都有制造和使用的困難。根據(jù)通電目的的不同，電熱器可以分為純電阻類和非純電阻類，其中，純電阻類電熱器通電的目的只用于發(fā)熱，非純電阻類電熱器是通電后電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能同時(shí)線圈散熱的電器，如電風(fēng)扇等，而非純電阻類又可以分為普通非純電阻熱點(diǎn)器和特殊非純電阻熱點(diǎn)器。

電熱器純電阻電路

交流電路中如果只有電阻，這種電路就叫做純電阻電路，如電燈，電烙鐵，熨斗等等，只將電能轉(zhuǎn)化為熱能，其中電燈的光能是從發(fā)熱的熱量轉(zhuǎn)化而來，因此它們都是純電阻電路。

純電阻電路的功率計(jì)算公式為：

電熱器普通非純電阻電路

普通非純電阻電路的設(shè)備有發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)，電風(fēng)扇、電解槽等，除了發(fā)熱以外還對(duì)外做功，所以這些是非純電阻電路。普通非純電阻電路設(shè)備的能量計(jì)算一般用到以下三個(gè)公式：

電功計(jì)算：

其中，電壓符號(hào)U ， 電流符號(hào)I ，電阻符號(hào)R ，R叫做物體的電阻系數(shù)或是電阻率，它與物體的材料有關(guān)，在數(shù)值上等于單位長(zhǎng)度、單位面積的物體在20℃時(shí)所具有的電阻值。

常見的非純電阻電路有遠(yuǎn)距離輸電塔、電動(dòng)機(jī)等等。

電熱器特殊非純電阻電路

特殊非純電阻電路的熱量計(jì)算一般需要考慮以下幾點(diǎn)：

（1）首先需要確定升溫時(shí)間（H）和溫度差（℃）。如果時(shí)間要求很短，所需加熱功率就可能很大，浪費(fèi)能源；如果時(shí)間過長(zhǎng)，設(shè)備的準(zhǔn)備時(shí)間就長(zhǎng)，需要一個(gè)平衡點(diǎn)。

（2）主體設(shè)備以及連接管道內(nèi)空氣的體積（立方米）。

（3）空氣比重1.16（Kg/m3），比熱0.24kcal/kg℃.

（4）加熱效率，一般為0.5~0.6。

加熱功率可以按下列公式計(jì)算：加熱功率（KW）=（體積X比重X比熱X溫度差）/（860X升溫時(shí)間X加熱效率）。

電熱器常見導(dǎo)體的電阻率

常見導(dǎo)體在20℃時(shí)的電阻率（Ω·m）如下：

銀0.016

銅0.0172

金0.022

鋁0.029

鋅0.059

鐵0.0978

鉛0.206

汞0.958

碳25

康銅（54%銅，46%鎳）0.50

錳銅（86%銅，12%錳，2%鎳）0.43

電熱器電阻率

電熱絲的一個(gè)重要參數(shù)，就是電阻率。電阻率過大，通入一定電流后，表面功率也就大。所以小功率的電器，就選用小直徑小電流，但是電流的大小決定于電阻的大小，電熱絲的長(zhǎng)度和直徑就是經(jīng)過計(jì)算的。

大型工業(yè)電爐使用電熱帶，就是要加大表面積，保證表面功率不會(huì)超標(biāo)。同時(shí)為了保證大功率，又必須有足夠大的電流，這樣每一根電熱帶的長(zhǎng)度和斷面面積和形狀，都是綜合考慮的。 所以電熱器使用的電熱絲（帶），在設(shè)計(jì)一種電熱器的時(shí)候，就要功率多方面的因素。 如：這種電熱器需要的功率、電熱器的技術(shù)要求、選用什么材料、這種材料的允許表面功率、電熱絲（帶）的截面面積、電熱絲的長(zhǎng)度、電熱絲的形狀（直行、螺旋、折線、纏繞等）等等。

電阻率大了，使用一定線徑的電阻線繞制具有一定阻值的發(fā)熱體時(shí)，所需電阻線的長(zhǎng)度就短，這樣減小了電熱器的體積。要保證發(fā)熱體在高溫下仍能正常工作，繞制發(fā)熱體的電阻線的熔點(diǎn)就要高。例如，電爐絲通常使用鎳鉻合金材料，耐溫可超過1000℃。

有些特殊的電熱器，如電熱毯，要求散熱面積大，單位功率低，如果使用通常的鎳——鉻和鐵——鉻——鋁電熱絲，就需要截面積極細(xì)的電熱絲，根本無法制作。所以電熱毯就是使用錳銅絲制作，錳銅絲的電阻率比鐵鉻鋁小得多，這樣才有足夠的長(zhǎng)度。 理論上，電熱片單位面積內(nèi)功率越大，發(fā)熱量就越大，相同條件下達(dá)到最高溫度的時(shí)間就越短。但是一定面積內(nèi)功率有個(gè)限度，不能太高，否則，一通電就會(huì)燒壞絕緣片或燒斷鎳鉻線。