Deplasându-se în orice conductor, un curent electric îi transferă o parte de energie, ceea ce face ca conductorul să se încălzească. Transferul de energie se realizează la nivelul moleculelor: ca urmare a interacțiunii electronilor actuali cu ionii sau atomii conductorului, o parte din energie rămâne cu acesta din urmă.
Efectul termic al curentului duce la o mișcare mai rapidă a particulelor conductorului. Apoi, energia sa internă crește și se transformă în căldură.
Formula de calcul și elementele acesteia
Efectul termic al curentului poate fi confirmat prin diferite experimente, unde munca curentului trece în energia conductorului intern. În același timp, acesta din urmă crește. Apoi conductorul îl dă corpurilor înconjurătoare, adică transferul de căldură se realizează cu încălzirea conductorului.
Formula de calcul în acest caz este următoarea: A=UIt.
Cantitatea de căldură poate fi notată cu Q. Atunci Q=A sau Q=UIt. Știind că U=IR,se dovedește Q=I2Rt, care a fost formulat în legea Joule-Lenz.
Legea acțiunii termice a curentului - legea Joule-Lenz
Conductorul în care curge curentul electric a fost studiat de mulți oameni de știință. Cu toate acestea, cele mai notabile rezultate au fost obținute de James Joule din Anglia și Emil Khristianovich Lenz din Rusia. Ambii oameni de știință au lucrat separat, iar concluziile bazate pe rezultatele experimentelor au fost făcute independent unul de celăl alt.
Au derivat o lege care vă permite să estimați căldura primită ca urmare a acțiunii curentului asupra unui conductor. Au numit-o legea Joule-Lenz.
Să luăm în considerare în practică efectul termic al curentului. Luați următoarele exemple:
- Un bec obișnuit.
- Incalzitoare.
- Siguranță în apartament.
- Arc electric.
Bec incandescent
Efectul termic al curentului și descoperirea legii au contribuit la dezvoltarea ingineriei electrice și la creșterea oportunităților de utilizare a energiei electrice. Modul în care sunt aplicate rezultatele cercetării poate fi văzut în exemplul unui bec obișnuit cu incandescență.
Este proiectat în așa fel încât un fir din sârmă de wolfram să fie tras înăuntru. Acest metal este refractar cu rezistivitate mare. La trecerea printr-un bec, se realizează efectul termic al unui curent electric.
Energia conductorului se transformă în căldură, spirala se încălzește și începe să strălucească. Dezavantajul becului constă în pierderile mari de energie, deoarece numai din cauzao mică parte din energie, începe să strălucească. Partea principală pur și simplu se încălzește.
Pentru a înțelege mai bine acest lucru, se introduce un factor de eficiență, care demonstrează eficiența funcționării și conversiei în energie electrică. Eficiența și efectul termic al curentului sunt utilizate în diferite zone, deoarece există multe dispozitive realizate pe baza acestui principiu. Într-o măsură mai mare, acestea sunt dispozitive de încălzire, sobe electrice, cazane și alte dispozitive similare.
Dispozitivul aparatelor de încălzire
De obicei, în proiectarea tuturor dispozitivelor de încălzire există o spirală metalică, a cărei funcție este încălzirea. Dacă apa este încălzită, atunci bobina este instalată izolat, iar în astfel de dispozitive se menține un echilibru între energia din rețea și schimbul de căldură.
Oamenii de știință sunt provocați în mod constant să reducă pierderile de energie și să găsească cele mai bune modalități și cele mai eficiente scheme de implementare a acestora pentru a reduce efectul termic al curentului. De exemplu, se utilizează o metodă de creștere a tensiunii în timpul transmisiei de putere, reducând astfel puterea curentului. Dar această metodă, în același timp, reduce siguranța funcționării liniilor electrice.
Un alt domeniu de cercetare este selecția firelor. La urma urmei, pierderile de căldură și alți indicatori depind de proprietățile lor. În plus, în timpul funcționării dispozitivelor de încălzire, se eliberează o cantitate mare de energie. Prin urmare, spiralele sunt realizate din materiale special concepute în acest scop, capabile să reziste la sarcini mari, materiale.
Siguranțe apartament
Siguranțele speciale sunt folosite pentru a îmbunătăți protecția și siguranța circuitelor electrice. Partea principală este un fir din metal cu punct de topire scăzut. Merge intr-un dop de portelan, are filet si contact in centru. Pluta este introdusă în cartuşul aflat în cutia de porţelan.
Firul de plumb face parte dintr-un lanț comun. Dacă efectul termic al curentului electric crește brusc, secțiunea transversală a conductorului nu va rezista și acesta va începe să se topească. Ca urmare, rețeaua se va deschide și supraîncărcările curente nu vor avea loc.
Arc electric
Arcul electric este un convertor destul de eficient de energie electrică. Este folosit la sudarea structurilor metalice și servește și ca sursă de lumină puternică.
Dispozitivul se bazează pe următoarele. Luați două tije de carbon, conectați firele și atașați-le în suporturi izolatoare. După aceea, tijele sunt conectate la o sursă de curent, care dă o tensiune mică, dar este proiectată pentru un curent mare. Conectați reostatul. Este interzisă aprinderea cărbunilor în rețeaua orașului, deoarece aceasta poate provoca un incendiu. Dacă atingeți un cărbune cu altul, puteți vedea cât de fierbinți sunt. Este mai bine să nu priviți această flacără, deoarece este dăunătoare ochilor. Arcul electric este utilizat în cuptoarele de topire a metalelor, precum și în dispozitive de iluminat atât de puternice, cum ar fi spoturi, proiectoare de film etc.
