电流生热的奥秘电流的热效应

在我们的日常生活中，有很多电器，如电饭锅、电热毯等，都有一个共同特点，就是通电后能够发热，这种现象其实就是电流的热效应。电和热之间究竟有什么关系呢？19世纪，焦耳第一个揭开了这个秘密。

1818年12月24日，焦耳出生在英国曼彻斯特一家啤酒厂主的家庭里。按照当地的传统，子承父业，因此焦耳自小就跟着父亲学酿酒，只受过很少的正规教育。但是他天资聪明，喜欢思考，酷爱科学实验。他常常自己动手做一些关于电、热之类的实验。

青年时期，在朋友的介绍下，焦耳认识了著名的化学家道尔顿。道尔顿给予了焦耳热情的教导，为焦耳后来的研究奠定了理论基础。

1854年之前，焦耳和他的哥哥一同经营父亲留下的啤酒厂，而焦耳还利用业余时间进行科学研究。他最初的研究方向是电磁机，为了提高工作效率，焦耳想将父亲的酿酒厂中应用的蒸汽机替换成电磁机。

焦耳

19岁时，焦耳成功装置了用电池驱动的电磁机，但由于支持电磁机工作的电流来自锌电池，而锌的价格昂贵，用电磁机反而不如用蒸汽机合算。焦耳的最初目的虽然没有达到，但他从实验中发现电流可以做功，这激发了他进行深入研究的兴趣。

1841年的一天，焦耳把通电的电阻丝直接放入纯净的水里，让电阻丝产生的热量使水的温度升高，用插入水中的温度计测出升高的温度，他发现，电阻丝的电阻越大，通过的电流越大，通电的时间越长，水的温度就越高，表明电流产生的热量越多。

电的热效应使通电导体的温度升高。

之后，焦耳又做了大量的实验，并精确地确定了电流产生的热量跟电阻、电流强度和通电时间的定量关系：导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比。这就是焦耳定律。焦耳很快把这一发现写成论文，并于1841年发表在英国《哲学杂志》上，却没有引起学术界的重视。

1842年10月，俄国物理学家楞次在做了多次电与热的实验后，向俄国科学院报告了他的研究成果——与焦耳完全一致的结果。当时，一些科学家认为，这不是一个新的发现，焦耳一年前已经发表了类似的结果。但是楞次却坚持认为，他的研究工作在焦耳的论文发表之前早已开始，当时他并不了解焦耳的研究，他的研究方法和焦耳的研究方法是完全不同的。

事实上，焦耳和楞次的确是相互独立地开始进行电流的热效应研究，他们用完全不同的实验方法，分别发现了通电导体产生热量的客观规律，为了纪念这两位科学家作出的贡献，人们把这一定律称做焦耳—楞次定律。

焦耳—楞次定律描述了电流产生热量的基本规律，电流通过导体时，产生热量的多少就是由焦耳—楞次定律计算的，这在生产中具有非常大的应用价值。例如，电炉、电烙铁、电饭煲，等等，要求的一定的额定功率就是设计人员应用焦耳—楞次定律进行计算后，选用合适的电器阻值来完成的。

焦耳还准确地测定热功当量，以无可辩驳的事实进一步证明了能量转化和守恒定律是客观真理。为了纪念这位物理学家的伟大业绩，人们将功的单位命名为焦耳。

学海拾贝

在生产实践中，任何电器设备和电路设计，都必须把电流产生的热量控制在一定的范围，这时就要用焦耳—楞次定律进行计算。