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在湿冷的南方我们冬天为了取暖，都喜欢买个烤火炉，插上电，一会儿就发光发热了，坐在旁边瞬间暖和了起来，还有我们往电饭锅内放入水和米，按下开启按钮，电饭锅就自动加热替我们煮饭。这些都是电器导体的发热现象。但电热毯经常性的短路过载燃烧事故告诉我们，发热量过大将会产生巨大危险。下面我们来学学电器导体的发热计算理论知识，认识一位叫牛顿的大神。
艾萨克·牛顿，英国皇家学会会长，著名物理学家
1、我们先来看看电器的允许温升：
图1 热平衡
（1）电器温度过高的影响
★绝缘材料的绝缘强度明显下降
★金属材料的机械强度显著降低（长时与短时发热不同）
★加速触头材料等的氧化、发生熔焊等
图2 瓷的击穿电压与温度的关系
图3 铜的机械强度与温度的关系
（2）极限允许温升(Temperature rise )
定义：电器极限允许温度与工作环境温度之差。
极限温升 我国标准规定周围空气的温度范围为±40℃
制定依据：
★保证电器的绝缘不致因温度过高而损坏，或使工作寿命过分降低；
★导体和结构部分不致因温度过高而降低其机械性能。
2、我们其次看看电器的热源：（产生热源的四大途径）
图4 电器中的热源
（1）电阻损耗（焦耳损耗）
Kf被称为交流附加损耗系数
最终得到完整的表达式：（后面计算电流使用此表达式）
注意电阻系数却与温度有关，即ρ=ρ0（1+αθ）
（2）涡流（eddy current）损耗
涡流损耗（eddy current ）导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体内的感生的电流导致的能量损耗，叫做涡流损耗。
（3）磁滞（magnetic hysteresis）损耗
铁磁材料在交变磁场的作用下反复磁化时，内部的磁畴不停地往返倒转，磁畴之间不停地互相磨擦而消耗能量，引起的损耗。
（4）介质损耗
l电介质中的带电质点在交变电场的作用下，往复的移动和重新排列，而质点来回移动需要克服质点间的相互作用力，即分子之间的内摩擦力，由此造成的能量损耗称为介质损耗。
3、我们再来看看电器中热传递形式：（散热的三种途径）
（1）热传导
傅里叶定律
（2）热对流
自然对流换热公式
（3）热辐射
斯忒藩—玻尔兹曼定律
4、我们最后来看看电器表面稳定温升计算－牛顿公式
苹果砸中了牛顿，他想出了万有引力定律和微积分，同时，他也想出了解决导体散热问题的表达式：
注意，温升的单位是K，即绝对温标
牛顿散热公式中的综合散热系数可以通过实验总结出来，如下：
电器中常见综合散热系数的实验数据
现在，我们来看一个求电流的实例：已知某断路器的三相铜质导电杆在同一平面上放置，截面尺寸为80mmX8mm，长度为810mm。若导电杆的工作温度是85摄氏度，综合散热系数是：
综合散热系数
如果忽略集肤效应和邻近效应，试求该导电杆的长期稳定电流。
（1）不过，我们略加分析就能弄明白这个例题如何求解。首先查表，得知：
电阻率与温度系数
温升则等于85-35=50K，注意这里的35度来自于标准《GBT 14048.1-2016 低压开关设备和控制设备总则》中给出的低压电器平均工作温度。
（2）现在我们先来计算85度时的电阻率，如下：
电阻率
（3）导电杆产生的热量为：
产生的热量计算公式
（4）导电杆散发的热量为：
散发的热量计算公式
（5）产热等于散热，所以有：
我们从中就可以解出电流I，也就是问题的解：
计算电流结果
如此说来，是不是就不用做试验了，光凭着我们的简单计算就可以确认了？答案是否定的。我们可以计算导电杆的电流，却未必能计算整台开关电器的温升参数和电流值，更不要提短路参数了。定性的分析还是可以的。至少，我们可以看出开关电器的导电材料是否满足设计要求。
我们来总结一下：
电器的发热既要考虑到电阻效应，也要考虑到集肤效应。电阻的散热则可以用牛顿散热公式来求解。不过，是有条件的，其温升不得超过100K，超过后准确度就降低了。
后续我们再谈谈法拉第、麦克斯韦、基尔霍夫等大神的相关理论知识体系。
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