电炉是化验室里最常用的热源之一。电炉所以能放出热量,就是靠一条电阻丝,通常称为炉丝。
电流通过导体产生热量的现象,叫做电流热效应。这是因为电流通过导体时,克服导体的电阻而作了功,促使导体分子的热运动加剧,将所消耗的电能全部转变为热能,从而使导体(炉丝)的温度升高。电阻所消耗的电能越大,它在单位时间内所产生的热量越大。可用焦耳-楞次定律公式表示:
Q=0.24I2Rt
式中 Q——电流通过导体所产生的热量,卡;
I——电流强度,安培;
R——导体的电阻,欧姆;
t——通电时间,秒;
0.24——电能转换为热量的系数。
电炉的结构比较简单,电炉丝镶嵌在具有凹渠的耐火泥盘上,耐火泥盘固定在金属盘座上,连接上导线,就是一个最普通的盘式电炉。如图7-1所示。
炉盘底下准备接导线的炉丝头用很多节小瓷管套起来,以免炉丝与铁盘接触漏电伤人。
电炉以发热量不同而有规格不同之分,如500W、800W、1000W、1200W、1500W、2000W等等。所以瓦数不同,是因为炉丝的粗细、长短不同,而致使电阻大小不同。同样成份的炉丝,细的发热量小,而粗的发热量大。
还有一种叫做万用电炉,它的炉盘底下装有一个单刀多位开关,可根据工作的需要任意调节发热量。其构造是,在单刀多位开关上,每两个接触点中间,装着一小段附加电阻丝,借滑动金属片的转动来改变和炉丝串联的附加电阻的大小,以调节炉丝上电流强度的大小,根据欧姆定律:
I=U/R
在这里式中的R应该为R1(炉丝电阻值)加上ri(附加电阻丝阻值)。即:
I=U/(R1+ri)
电流强度I的大小与电阻成反比,电阻越大电流越小。当ri增大时,电流强度工相应减弱。根据上述Q=0.24I2Rt公式可知,当电流I小时,产生的热量Q就小。反之,当电流I大时,产生热量Q就大。根据这个道理就可以制作热量可变的万用电炉。万用电炉的线路以图7-2示意:
当滑动金属片5在接触点8时,电路并没有接通,所以炉丝不产生热量。当金属片转至接触点6时,全部电路系统接通,这时附加电阻最大,电流强度最小,所以炉盘上的炉丝产生热量很小。当金属片转至接触点4时,附加电阻减少一半,电流强度中等,电炉丝产生中等热量。当金属片转至接触点2时,附加电阻为零,电流强度达到最大,全在炉丝上作功,产生热量最大。
应该注意,炉盘底下的小段附加电阻丝要用小瓷管套起来,防止它们之间相互接触,或与金属売接触,否则会发生短路或漏电。
使用电炉时应注意的事项:
(1)电源的电压应与电炉本身规定的电压相符,如220V的电炉接在110V电源上,虽电炉不会损坏,但炉丝烧不红,发热量小,工作效率低。如110V的电炉接在220V电源上,很快就会烧坏电炉丝。
(2)电炉的连续使用时间不要过长,过长会缩短电炉寿命。
(3)加热的容器如是金属,不要触及炉丝,如触及炉丝会发生触电事故。而且如金属容器同时触及炉丝两点时由于短路会很快烧坏炉丝。
(4)耐火炉盘的渠中要经常保持清洁,及时清除(注意要在断电时操作)烧灼焦糊的杂物,保持炉丝传热良好,延长寿命。