熔断器熔芯用到了什么物理原理？

这个问题有点意思！

我们来看熔断器，如下：

我们看图1中的熔断器，有玻璃壳的，有陶瓷外壳的，而本质就是把其中的熔片或者熔丝熔断。

我们看下图：

我们看到，熔断器中的熔芯——保险丝要熔断，首先就是电流流过后的焦耳发热，即：

，式1

这里的I是电流，t是通电时间，ρ是保险丝电阻率，L是保险丝长度，S是保险丝截面积。

焦耳定律就是熔断器的第一个物理原理。

有发热就有散热。这里的散热与牛顿冷却定律密切相关。

，式2

式2中，Kt是综合散热系数，M是保险丝截面周长，L是保险丝长度，τ是保险丝表面温升，也就是保险丝表面温度θ与环境温度θ0之差；t是通电时间。

不久前写过一篇帖子，介绍了牛顿散热公式，有网友说：这个牛顿和力学大师的牛顿是同一个人吗？我们来看看百度百科是如何介绍牛顿冷却定律的：

我们把式1和式2结合起来，得到熔断器熔片或者保险丝的表面温度θ表达式：

，式3

当保险丝表面温度θ到达保险丝材料的熔点时，保险丝就会熔断。

我们看以下链接，这篇文档解析了保险丝的熔断过程，以及熔断温度：

可见，牛顿冷却定律和牛顿散热公式就是熔断器的第二个物理原理。

当保险丝熔断后，断点处会出现电弧。研究电弧的大科学家是汤逊。

以下图片摘自我的书稿：

我们从图6中看到了气体的击穿电压，以及汤逊放电区。

熔断器熔断后出现的第三个物理原理——汤逊放电和电弧

电弧出现后当然面临着熄弧。熄弧措施包括拉长电弧降温熄弧，以及用熔片周围的细沙覆盖电弧而熄弧。

电弧熄灭过程包括等离子气体恢复为正常气体分子，一般用Ujf来表示介质恢复强度。电弧燃烧过程中关键因素之一是交流电压的幅值，用电压恢复强度Uhf表示。于是，电弧熄灭的条件是：

，式4

第四个物理过程和原理：熔断器熔断过程中的电弧熄灭物理原理

对于熔断器熔片的熔断，这里有一个技术，叫做冶金效应

以下直接摘录我的书稿吧：

第五个物理过程：冶金效应

熔断器熔化过程涉及到的物理知识主要就是这些。知识还是有点丰富的，是吧？！

就写到这里吧。