用直流电流加热电线；为什么中间最热？

我将直流电流通过电线加热。我认为电线会均匀加热，但我发现越靠近中间越热，或者越靠近夹子就越冷。谁能解释一下？

有两种影响。连接的散热效果和电线上的温度系数。

最初，电线处于相同温度。

您打开电源，它开始发热。

对于电线的任何给定部分，加热是由电线中的功耗决定的，即功率=电流*电压。电线的所有部分将具有相同的电流。对于给定的长度，电压=电流*电阻，功率=电流平方*电阻。

最初，所有导线都具有相同的电阻，因此沿导线的长度均匀加热。

热量从较热的物体流向较冷的物体（这是热力学的第一定律）。在这种情况下，连接点较冷，因此热量从电线的末端流向连接器，使末端稍微冷却。由于两端的温度较低，因此附近的焊丝部分会沿焊丝的长度冷却较小的量，依此类推。这样会导致导线上的温度梯度很小，中间的温度要比两端的温度略高。

铜的正温度系数约为每摄氏度0.4％。这意味着导线温度越高，电阻越高。

导线的中间较热，这意味着其电阻会增加。根据上面的方程式，这意味着在导线的中间比在导线的两端消耗更多的功率。

更大的功率意味着中间比两端更多的热量，您将获得积极的反馈效果。中间更热，这意味着它具有更高的电阻，并且在那里耗散了更多的功率，这意味着它变得更热。

这种情况一直持续到几乎所有功率都散布在导线中间为止，您再也无法在一个点上获得所有功率，因为​​沿着导线的热传导意味着中间附近的部分也具有相当高的电阻。最终，您达到一个平衡，在该平衡处，热导率会充分分散能量以平衡正反馈效应。

正温度系数的最佳示例是老式白炽灯泡。如果您测量的是低温时的电阻，则它只是额定功率值的一小部分，它们的工作温度约为3000度，因此，接通时的低温电阻约为正常工作电阻的1/10。它们由钨而不是铜制成，在那些温度下铜将是液体，但热系数大致相同。

热量和温度是两个截然不同的事物。当流入一个区域的热量等于流出的热量时，就会达到平衡温度。

在您的情况下，根据您的推测，导线每单位长度的热流（电阻加热）基本上是恒定的。但是，热量的流出（无论是沿着电线本身还是向周围的空气流出）都发生变化，这主要是由于电线的末端（无论是作为散热片）附着在附近。