Acțiunea termică a curentului: legea Joule-Lenz, exemple

Deplasându-se în orice conductor, curentul electric le transferă o anumită energie, din cauza căldurii conductorului. Transferul de energie se realizează la nivelul moleculelor: ca urmare a interacțiunii electronilor curenți cu ioni sau atomi ai unui conductor, o parte din energie rămâne în acesta din urmă.

Acțiunea termică a curentului conduce la o mișcare mai rapidă a particulelor conductorului. Apoi lui energia internă crește și este transformat în unul termic.

Formula de calcul și elementele sale

Acțiunea termică a curentului poate fi confirmată de diferite experimente, în care activitatea curentului se transformă în energie conductivă interioară. Acesta din urmă crește. Apoi conductorul îl dă corpurilor din jur, adică transferul de căldură are loc cu încălzirea conductorului.

Formula de calcul în acest caz este următoarea: A = U * I * t.

Cantitatea de căldură poate fi notată cu Q. Apoi Q = A sau Q = U * I * t. Știind că U = IR, obținem Q = I * R * t, care a fost formulat în legea Joule-Lenz.

Legea acțiunii termice a unui curent - legea lui Joule-Lenz

Dirijor, unde curge curent electric, mulți oameni de știință au studiat. Cu toate acestea, cele mai notabile rezultate au fost obținute James Joule din Anglia și Emilia Khristianovich Lents din Rusia. Ambii cercetători au lucrat separat și au dedus rezultatele experimentelor independent unul de celălalt.

Au derivat o lege care ne permite să estimăm căldura primită ca urmare a acțiunii curentului asupra conductorului. A fost numită legea lui Joule-Lenz.

Să luăm în considerare în practică acțiunea termică a unui curent. Să luăm următoarele exemple:

1. Becul obișnuit.
2. Dispozitive de încălzire.
3. O siguranță în apartament.
4. Arcul electric.

Bec cu incandescență

Acțiunea termică a curentului și descoperirea legii au contribuit la dezvoltarea ingineriei electrice și la sporirea posibilităților de utilizare a energiei electrice. Modul în care se aplică rezultatele cercetării poate fi luat în considerare prin exemplul unui bec convențional cu incandescență.

Acesta este aranjat în așa fel încât un fir din sârmă de tungsten să fie tras înăuntru. Acest metal este refractar cu o rezistență specifică ridicată. La trecerea prin becul se efectuează efectul termic al curentului electric.

Energia conductorului este transformată într-una termică, helixul se încălzește și începe să strălucească. Lipsa becului constă în pierderi mari de energie, deoarece numai în detrimentul unei mici părți a energiei începe să lumineze. Partea principală se încălzește.

Pentru a înțelege mai bine acest lucru, introducem coeficientul de eficiență, care demonstrează eficiența muncii și conversia la electricitate. Eficiența și acțiunea termică a curentului sunt utilizate în diferite zone, deoarece există multe dispozitive fabricate pe baza acestui principiu. Într-o măsură mai mare, acestea sunt aparate de încălzire, aragaze electrice, cazane și alte dispozitive similare.

Dispozitivul de încălzire

De obicei, în proiectarea tuturor aparatelor de încălzire există o spirală metalică, care include și încălzirea. Dacă se încălzește apa, spirala este instalată într-o manieră izolată, iar în astfel de dispozitive se preconizează menținerea echilibrului dintre energia din rețea și schimbul de căldură.

Oamenii de știință se confruntă permanent cu sarcina de a reduce pierderile de energie și de a găsi cele mai bune căi și cele mai eficiente scheme de implementare a acestora pentru a reduce efectul termic al curentului. Utilizați, de exemplu, o metodă de creștere a tensiunii în timpul funcționării transferul de energie, astfel încât curentul să fie redus. Dar o astfel de metodă, în același timp, scade siguranța funcționării liniilor electrice.

O altă direcție de cercetare este alegerea firelor. La urma urmei, pierderile de căldură și alți indicatori depind de proprietățile lor. În plus, în timpul funcționării dispozitivelor de încălzire, are loc o eliberare mare de energie. Prin urmare, spiralele sunt realizate din materiale special concepute pentru aceste scopuri, capabile să suporte sarcini mari.

Siguranțe apartament

Pentru a îmbunătăți protecția și siguranța circuitelor electrice, se folosesc siguranțe speciale. În rolul părții principale este o sârmă realizată din metal topit. Acesta trece printr-o plută din porțelan, are un filet și un contact în centru. Ștecherul este introdus într-un cartuș amplasat într-o cutie de porțelan.

Sârmă de plumb face parte din lanțul global. Dacă efectul termic al curentului electric crește brusc, secțiunea conductorului nu va supraviețui și va începe să se topească. Ca urmare, rețeaua se va deschide și nu va apărea o supraîncărcare curentă.

Arcul electric

Arcul electric este un convertor destul de eficient al energiei electrice. Se folosește pentru sudarea structurilor metalice și, de asemenea, servește ca o sursă de lumină puternică.

Baza dispozitivului este după cum urmează. Luați două tije de carbon, conectați firele și atașați-le la suporturile izolatoare. După aceasta, tijele sunt conectate la o sursă de curent, care dă o tensiune mică, dar este proiectată pentru o rezistență ridicată la curent. Conectați reostatul. Carbunele din rețeaua de oraș este interzisă, deoarece acest lucru poate cauza un incendiu. Dacă atingi un cărbune pe altul, poți vedea cât vor arde. Este mai bine să nu te uiți la această flacără, pentru că este dăunătoare pentru viziune. Arcul electric este utilizat în cuptoarele pentru topirea metalelor și, de asemenea, în dispozitive puternice de iluminare, cum ar fi spoturi, proiectoare de film și așa mai departe.