通常情況下,電流通過導體以後,導體都會發熱,我們稱這種現象為電流的熱效應。導體的電阻越大,熱效應就越強。比如,電爐的爐線,就是電阻值很大的電阻線。還有電烙鐵、電熨鬥等都是同樣的原理。

給人們提供熱能的電器,它發出的熱能越多越好。而有些電器,卻要盡量讓它少發熱,如電動機、電風扇、電冰箱、電視機等。

電能還能轉變成光能,製成實用的照明用具。

世界上最早利用電流發光的裝置,就是1802年俄國人雅布洛奇科夫設計的電燭。但是,由於它消耗的電流多,產生的熱量大,發出的光很刺眼,所以做一般的照明用具很不理想。

1804年,英國人格羅夫,把白金絲密封在真空的玻璃泡中,造成了一種電燈泡,能夠發出柔和的光線。因為白金的電阻不大,很難做出理想的燈絲,所以也沒有實用價值。

對此貢獻最大的當數美國的大發明家愛迪生,他把稻草、杉木、亞麻、紙等許多種材料製成炭絲來進行試驗,終於發現用棉線製成的炭絲效果最好,燈泡的壽命可達幾百小時。

1880年,愛迪生又發明了炭化竹絲燈,這種燈的效果更好,能連續使用1000多個小時,受到人們的普遍歡迎。現在,白熾燈的燈絲已是鎢絲了,它的性能比竹絲更好。

電能的轉化說明了電熱和電光是密切聯係的。但是,在白熾燈中,大部分電能在發熱中浪費了,隻有9%左右的電能變成了光。

科學家們為了節約電能,製造了一種能發冷光的物質——熒光粉。

把熒光粉塗在玻璃管的內壁上,管內兩端裝上鎢絲做的電極,把管內的空氣抽掉,再給管裏充入少量的水銀和氬氣,然後把玻璃管的兩端密封起來,就製成了一隻熒光燈管。通電以後,水銀蒸氣放電,發出人眼看不見的紫外線。紫外線射到熒光粉上,熒光粉就發出可見光。如果用鹵磷酸鈣做熒光粉,就發出白色的光,和日光差不多。所以,人們習慣稱之為日光燈。

日光燈通電發光以後,溫度不到50℃,消耗的電能比較少,但是它的發光效率卻是白熾燈的四五倍,壽命也比白熾燈長,一般可以使用兩三千小時。

以上講的能量也就是電功。電功是用焦耳來做單位的,用單位時間內所做電功的多少來表示做功的快慢。通常人們是用電流在一秒鍾內所做的功來比較做功的快慢,這就叫做電功率,它的單位是瓦特或千瓦。

奇妙的電磁感應

人類認識電磁現象是從發現天然磁體開始的。早在2000年前,我國就有人發現了一種能吸鐵的“石頭”,這就是磁鐵,俗名“吸鐵石”。

奇妙的電磁感應後來人們又發現,一個自由旋轉的磁體,在靜止的時候,總是停在南北的方向上,一端指南,一端指北。我們把指南的一端叫S極,指北的一端叫N極。

磁被發現很早,但是,直到19世紀初,人們對它的認識還是比較膚淺的。磁究竟是什麼東西?它是怎樣產生的?磁性又是怎麼來的?科學家們進行了實驗和研究。

在研究中,人們根據閃電現象把鐵鑽變磁鐵的原因跟“電”聯係起來了。最早探索這一現象的是丹麥物理學家奧斯特。

1819年冬,奧斯特在做實驗時發現了一個奇妙的現象:放在通電導線旁邊的磁針發生了偏轉,斷電後它又回到原來的位置。到底是什麼力量使磁針發生偏轉呢?奧斯特想到了電流。他又進一步分析、研究這種現象,終於在1820年7月發表了他的研究成果:導體中的電流在導體周圍產生了一個環形磁場。這種現象叫做電流的磁效應。

此後,科學家們在這一基礎上還發現,不但電流能產生磁,而且磁也能產生電流。這為電動機和發電機的發明創造奠定了理論基礎。

法國物理學家安培在實驗中找出了電流形成磁場的規律。直線電流的方向和它的磁力線方向之間的關係可用安培定則來判定:用右手握住導線,讓大拇指所指的方向跟電流的方向一致那麼彎曲的四指所指的方向就是磁力線的環線方向。因此,安培定則也叫做右手螺旋定則。

1822年,法國物理學家阿拉戈發現,通電的線圈放到鐵屑上,能把許多鐵屑“粘”起來;斷開電流,鐵屑就立即脫落。同時,他還發現,在線圈中插入鐵心,能大大增強線圈的磁性。這就是最早的電磁鐵。

電流可以產生磁場,那麼,反過來把電流放到磁場中,將會發生什麼現象呢?