電爐是化驗室里最常用的熱源之一。電爐所以能放出熱量,就是靠一條電阻絲,通常稱為爐絲。
電流通過導體產(chǎn)生熱量的現(xiàn)象,叫做電流熱效應。這是因為電流通過導體時,克服導體的電阻而作了功,促使導體分子的熱運動加劇,將所消耗的電能全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,從而使導體(爐絲)的溫度升高。電阻所消耗的電能越大,它在單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量越大。可用焦耳-楞次定律公式表示:
Q=0.24I2Rt
式中 Q——電流通過導體所產(chǎn)生的熱量,卡;
I——電流強度,安培;
R——導體的電阻,歐姆;
t——通電時間,秒;
0.24——電能轉(zhuǎn)換為熱量的系數(shù)。
電爐的結(jié)構(gòu)比較簡單,電爐絲鑲嵌在具有凹渠的耐火泥盤上,耐火泥盤固定在金屬盤座上,連接上導線,就是一個最普通的盤式電爐。如圖7-1所示。
爐盤底下準備接導線的爐絲頭用很多節(jié)小瓷管套起來,以免爐絲與鐵盤接觸漏電傷人。
電爐以發(fā)熱量不同而有規(guī)格不同之分,如500W、800W、1000W、1200W、1500W、2000W等等。所以瓦數(shù)不同,是因為爐絲的粗細、長短不同,而致使電阻大小不同。同樣成份的爐絲,細的發(fā)熱量小,而粗的發(fā)熱量大。
還有一種叫做萬用電爐,它的爐盤底下裝有一個單刀多位開關,可根據(jù)工作的需要任意調(diào)節(jié)發(fā)熱量。其構(gòu)造是,在單刀多位開關上,每兩個接觸點中間,裝著一小段附加電阻絲,借滑動金屬片的轉(zhuǎn)動來改變和爐絲串聯(lián)的附加電阻的大小,以調(diào)節(jié)爐絲上電流強度的大小,根據(jù)歐姆定律:
I=U/R
在這里式中的R應該為R1(爐絲電阻值)加上ri(附加電阻絲阻值)。即:
I=U/(R1+ri)
電流強度I的大小與電阻成反比,電阻越大電流越小。當ri增大時,電流強度工相應減弱。根據(jù)上述Q=0.24I2Rt公式可知,當電流I小時,產(chǎn)生的熱量Q就小。反之,當電流I大時,產(chǎn)生熱量Q就大。根據(jù)這個道理就可以制作熱量可變的萬用電爐。萬用電爐的線路以圖7-2示意:
當滑動金屬片5在接觸點8時,電路并沒有接通,所以爐絲不產(chǎn)生熱量。當金屬片轉(zhuǎn)至接觸點6時,全部電路系統(tǒng)接通,這時附加電阻最大,電流強度最小,所以爐盤上的爐絲產(chǎn)生熱量很小。當金屬片轉(zhuǎn)至接觸點4時,附加電阻減少一半,電流強度中等,電爐絲產(chǎn)生中等熱量。當金屬片轉(zhuǎn)至接觸點2時,附加電阻為零,電流強度達到最大,全在爐絲上作功,產(chǎn)生熱量最大。
應該注意,爐盤底下的小段附加電阻絲要用小瓷管套起來,防止它們之間相互接觸,或與金屬売接觸,否則會發(fā)生短路或漏電。
使用電爐時應注意的事項:
(1)電源的電壓應與電爐本身規(guī)定的電壓相符,如220V的電爐接在110V電源上,雖電爐不會損壞,但爐絲燒不紅,發(fā)熱量小,工作效率低。如110V的電爐接在220V電源上,很快就會燒壞電爐絲。
(2)電爐的連續(xù)使用時間不要過長,過長會縮短電爐壽命。
(3)加熱的容器如是金屬,不要觸及爐絲,如觸及爐絲會發(fā)生觸電事故。而且如金屬容器同時觸及爐絲兩點時由于短路會很快燒壞爐絲。
(4)耐火爐盤的渠中要經(jīng)常保持清潔,及時清除(注意要在斷電時操作)燒灼焦糊的雜物,保持爐絲傳熱良好,延長壽命。