电热器就是把电能转化为热能的用电设备，如，电饭锅、电褥子、电烙铁、电热水器等等都是电热器。

简介

原理

优点

分类

说明

电阻率

特殊要求

电热能及计算

热效应参数

相关知识(电热元件 电热管 碳纤维发热体 如何验证优质电热器)

简介

定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。各种各样的电热器虽然构造和用途不同，但原理基本都是一样的。 电热器的主要组成部分是发热体。发热体是由电阻率大、熔点高的电阻线绕在绝缘材料上做成的。

电热器(heater-type thermistor): 用导体制成具有一定电热性的元件. 电热是导体的一种基本性质,与通电导体的尺寸、材料、粗细程度有关. 作用:主要职能就是把电能转化为热能。

原理

焦耳定律。（Q=I^2 *R* t）电阻率大，一定线径的电阻线就会源源不断的发热，从而产生热效应，这就是电热器。电阻式电热器是利用导体的电阻来产生热量来加热的，由于电流通过导体，导体对电流的阻碍作用，而电流要克服导体的阻力要做功，因为能的转化是靠做功来量度的，所以电流做多少功，就有多少电能转化成热能。这就是电阻式电热器的加热原理。

补充说明：电流的热效应是电流通过各种导体时，使导体的温度升高的一种现象。电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有转化为其他形式的能，那么，电热就正好等于电功。这种情况下，焦耳定律也可以利用电功公式和欧姆定律推出。

推导出的公式有：Q=UIt Q=U² / R ×t（注意：一定要在纯电热器中使用这两个公式，即一定要在全部电能转化为内能的情况下才能使用。）

优点

清洁卫生、没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。

分类

分两类:

1.纯电阻类,通电的目的只用于发热,如电暖气电热水器等.

2.非纯电阻类:通电后电能转化为机械能同时线圈散热,如电风扇等带电动机的电器.电阻

说明

电热器都有一定的阻值，而它的电阻是又根据设定的功率来选用的，功率越大，总电阻就越小。 电热丝的电阻率有一个适当的范围，如果电阻率过大过小，就需要很短或很长、很细或很粗的电热丝，这样对大小功率的电热器都有制造和使用的困难。

电阻率

电热丝的一个重要参数，就是电阻率。电阻率过大，通入一定电流后，表面功率也就大。所以小功率的电器，就选用小直径小电流，但是电流的大小决定于电阻的大小，电热丝的长度和直径就是经过计算的。

大型工业电炉使用电热带，就是要加大表面积，保证表面功率不会超标。同时为了保证大功率，又必须有足够大的电流，这样每一根电热带的长度和断面面积和形状，都是综合考虑的。 所以电热器使用的电热丝（带），在设计一种电热器的时候，就要功率多方面的因素。 如：这种电热器需要的功率、电热器的技术要求、选用什么材料、这种材料的允许表面功率、电热丝（带）的截面面积、电热丝的长度、电热丝的形状（直行、螺旋、折线、缠绕等）等等。

电阻率大了，使用一定线径的电阻线绕制具有一定阻值的发热体时，所需电阻线的长度就短，这样减小了电热器的体积。要保证发热体在高温下仍能正常工作，绕制发热体的电阻线的熔点就要高。例如，电炉丝通常使用镍铬合金材料，耐温可超过1000℃。

特殊要求

有些特殊的电热器，如电热毯，要求散热面积大，单位功率低，如果使用通常的镍——铬和铁——铬——铝电热丝，就需要截面积极细的电热丝，根本无法制作。所以电热毯就是使用锰铜丝制作，锰铜丝的电阻率比铁铬铝小得多，这样才有足够的长度。 理论上，电热片单位面积内功率越大，发热量就越大，相同条件下达到最高温度的时间就越短。但是一定面积内功率有个限度，不能太高，否则，一通电就会烧坏绝缘片或烧断镍铬线。

电热能及计算

若是纯电阻电路:

因为它几乎是纯电阻电路，所以公式为P=UI。U是电压，I是电流。功率主要是和电阻率有密切联系的。一般来说，同材质的电热丝，直径越大，电阻越小，功率也越大。也就是说绕成线圈后，线圈的大小和形状对功率没有太大的影响。

若是非纯电阻电路:

1、首先需要确定升温时间（H）和温度差（度），多长时间从多少度升到多少度,这个参数很重要。如果时间要求很短，那要求的加热功率可能就很大，浪费能源；如果时间长了，设备的准备时间就长，需要一个平衡点。2、主体设备内空气的体积（立方米），包括管道，估算一下。

3、空气比重1.16（Kg/m3），比热0.24kcal/kg℃.

4、还有加热效率，一般0.5~0.6。按下列公式计算：加热功率（KW）=（体积X比重X比热X温度差）/（860X升温时间X效率）。

物体电热能计算公式：电热 Q=I^2Rt=IUt=Pt ，

其中，电压符号U ， 电流符号I ，电阻符号R ，R叫做物体的电阻系数或是电阻率，它与物体的材料有关，在数值上等于单位长度、单位面积的物体在20℃时所具有的电阻值。

常见导体的电阻率材料20℃时的电阻率（µΩ·m）

银0.016

铜0.0172

金0.022

铝0.029

锌0.059

铁0.0978

铅0.206

汞0.958

碳25

康铜（54%铜，46%镍）0.50

锰铜（86%铜，12%锰，2%镍）0.43

热效应参数

电介质中出现的热电效应(见热电性)的逆效应。热电体的温度变化时其极化强度会发生变化；另一方面如果在绝热条件下施加外电场来改变热电体的极化强度，则其温度亦会发生变化；后者称为电热效应，

类似于顺磁体的绝热去磁（见磁热效应）。绝热去磁是获得1K以下低温的重要方法,利用绝热去极化也可以获得致冷,目前用氯化钾或氧化铷晶体掺杂，可获得由1K附近到mK级致冷。

与绝热去磁相比，绝热去极化因为不需要强磁场而只需电场，在技术设备上要简单得多。由热力学知在绝热条件下施加于电介质的外电场改变ΔE时,其温度变化limT→0（ΔS）T=0

式中P为热电系数矢量，с为电场等于零时单位体积电介质的热容量。在低温下с随T3减小很快,因此借助于绝热去极化获得低温的方法十分有效。常用材料有SrTiO3、玻璃陶瓷及有机热电体如PVF及PVF2等。

对于铁电体,当其电滞回线具有较窄的形状，回线面积较小时能产生较大的电热效应，这类材料电热效应都很小，

例如：SrTiO3玻璃陶瓷，在10K时，ΔE为20kV/cm时，可获得30mK的致冷。

其实极化率与温度有关的所有电介质都存在电热效应。现在初步证明，有可能利用铁电体的电热效应得到功率密度很高的热电换能，例如在60赫的电频率下，功率密度达106兆瓦/米2。

相关知识

电热元件

电热元件（电热器）是以金属管为外壳（包括不锈钢、紫铜管），沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝（镍铬、铁铬合金）其空隙填充压实具有良好绝缘导热性能的氧化镁砂，管口两端用硅胶密封，这种金属铠装电热元件可以加热空气，金属模具和各种液体。

电热管

b.金属管状电加热器元件（电热管），是在金属管中放入电热元件，并在空隙部分紧密填充有良好耐热性、导热性和绝缘性的结晶氧化镁粉，在经其它工艺处理而成。

它具有结构简单，机械强度高、热效率高、安全可靠、安装简便、使用寿命长等特点。广泛适用于各种硝石槽、水槽、油槽、酸碱槽、易熔金属熔化炉、空气加热炉、干燥炉、干燥箱、热压模等装置。

碳纤维发热体

碳纤维发热体是本世纪最具有竞争力的高科技材料，它的出现在电热领域掀起了一场新的革命，碳纤维发热体替代金属发热体将成为一种必然的趋势。

如何验证优质电热器

验证电热管优劣最直观的方法是：先将电热管表面擦净，然后接通交流220V电源，在空气中干烧，表面发红后断电，待电热管完全冷却后，用餐巾纸擦拭，白纸上应无黑色氧化粉末（未与空气中的氧气反应），说明为优质电热管。