在我们日常生活中,通常使用的导体材料包括铜、铝等金属,这些材料的原子结构中含有自由电子,在外加电场的作用下,自由电子将会向导体一端偏移,并与固定原子发生碰撞,这种碰撞现象会使导体内部分子发生振动,而这种振动就是热能,导体内部的分子振动越大,温度也就越高,这就是通电时会发热的主要原因。
欧姆定律表明,当电流通过导体时,导体上的电阻会产生功率损耗,同时会把电能转化为热能。通过欧姆定律计算可得,当导体内通电流时,电阻对电流的阻碍越大,产生的热量也就越大,也就是说,导体的电阻对通电热量的大小有至关重要的影响。
通电发热的另一种表现形式是焦耳热效应。在焦耳热效应中,导体上的电流会使导体内部发生局部加热,尤其是在高电阻的地方,更容易产生焦耳热效应。当电流通过细长的导线或短路的电线时,电线内部的电阻会急剧上升,并在这些区域产生大量的热量,这也是通电时发热的重要原因。
通电发热的量取决于电流强度和导线材料的热特性。通常来说,电流越大,导线所产生的热量也就越大,同等电流下,金属导线所产生的热量受导线直径、材料和长度的影响,通常使用更粗的导线可以减少导线的阻抗,从而减少通电时的发热量。此外,导线的材料还决定了导线自身的电阻,一般来讲,低电阻的材料会产生更少的热量,例如银和铜等,这也是为什么在家庭电路中通常使用铜线来连接家用电器的原因。