Termisk effekt av elektrisk ström och dess praktiska tillämpning

2024 Författare: Angel Austin | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 05:42

Orsaken till att ledaren värms upp ligger i det faktum att energin hos elektronerna som rör sig i den (med andra ord strömenergin) under den sekventiella kollisionen av partiklar med joner i molekylgittret i en metall element omvandlas till en varm typ av energi, eller Q, så begreppet "termisk kraft" bildas "".

Strömmens arbete mäts med hjälp av det internationella enhetssystemet SI, med joule (J) på den, strömstyrkan definieras som "watt" (W). Avviker från systemet i praktiken kan de också använda enheter utanför systemet som mäter strömmens arbete. Bland dem är watt-timmar (W × h), kilowatt-timmar (förkortat kW × h). Till exempel betyder 1 Wh arbetet av en ström med en specifik effekt på 1 watt och en tidslängd på en timme.

Om elektroner rör sig längs en fast ledare gjord av metall, i detta fall, fördelas allt nyttigt arbete av den genererade strömmen för att värma upp metallstrukturen, och baserat på bestämmelserna i lagen om energibevarande, detta kan beskrivas med formeln Q=A=IUt=I 2^Rt=(U2^{/R)t. Sådana förhållanden uttrycker korrekt den välkända Joule-Lenz-lagen. Historiskt sett bestämdes det först empiriskt av en vetenskapsmanD. Joule i mitten av 1800-talet, och samtidigt oberoende av honom av en annan vetenskapsman - E. Lenz. Termisk kraft har funnit praktisk tillämpning i teknisk design sedan uppfinningen 1873 av den ryske ingenjören A. Ladygin av en vanlig glödlampa.}

Strömmens termiska kraft används i ett antal elektriska apparater och industriella installationer, nämligen i termiska mätinstrument, elektriska spisar av värmetyp, elektrisk svets- och inventeringsutrustning, hushållsapparater på den elektriska värmeeffekten är mycket vanligt - pannor, lödkolvar, vattenkokare, strykjärn.

Finns en termisk effekt i livsmedelsindustrin. Med en hög andel användning används möjligheten till elektrokontaktuppvärmning, vilket garanterar termisk effekt. Det orsakas av det faktum att strömmen och dess termiska kraft, som påverkar livsmedelsprodukten, som har en viss grad av motstånd, orsakar enhetlig uppvärmning i den. Vi kan ge ett exempel på hur korvar produceras: genom en speciell dispenser kommer malet kött in i metallformar, vars väggar samtidigt fungerar som elektroder. Här säkerställs konstant enhetlighet för uppvärmningen över hela produktens yta och volym, den inställda temperaturen bibehålls, det optimala biologiska värdet av livsmedelsprodukten bibehålls, tillsammans med dessa faktorer, förblir varaktigheten av det tekniska arbetet och energiförbrukningen minsta.

Specifik värmeeffekten av den elektriska strömmen (ω), med andra ord, mängden värme som frigörs per volymenhet under en viss tidsenhet, beräknas enligt följande. En elementär cylindrisk volym av en ledare (dV), med ett tvärsnitt av ledaren dS, en längd dl parallell med strömriktningen och ett motstånd från ekvationerna R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Enligt definitionerna av Joule-Lenz-lagen, för den tilldelade tiden (dt) i volymen som tas av oss, en värmenivå lika med dQ=I²Rdt=p(dl/dS)(jdS)²dt=pj²dVdt. I det här fallet, ω=(dQ)/(dVdt)=pj² och, genom att tillämpa här Ohms lag för att fastställa strömtätheten j=γE och förhållandet p=1/γ, vi erhåll omedelbart uttrycket ω=jE=γE^2. Det ger begreppet Joule-Lenz-lagen i differentiell form.