Rör sig i vilken ledare som helst, en elektrisk ström överför en del energi till den, vilket gör att ledaren värms upp. Energiöverföring utförs på molekylnivå: som ett resultat av interaktionen av strömelektroner med joner eller atomer i ledaren, förblir en del av energin hos den senare.
Strömmens termiska effekt leder till en snabbare rörelse av ledarens partiklar. Sedan ökar dess inre energi och omvandlas till värme.
Beräkningsformel och dess element
Strömmens termiska effekt kan bekräftas av olika experiment, där strömmens arbete övergår i intern ledarenergi. Samtidigt ökar det senare. Sedan ger ledaren den till de omgivande kropparna, det vill säga värmeöverföringen utförs med uppvärmning av ledaren.
Formeln för beräkning i detta fall är följande: A=UIt.
Mängden värme kan betecknas med Q. Därefter Q=A eller Q=UIt. Att veta att U=IR,det visar sig Q=I2Rt, som formulerades i Joule-Lenz-lagen.
Lagen för strömmens termiska verkan - Joule-Lenz-lagen
Ledaren där den elektriska strömmen flyter har studerats av många forskare. De mest anmärkningsvärda resultaten uppnåddes dock av James Joule från England och Emil Khristianovich Lenz från Ryssland. Båda forskarna arbetade separat och slutsatserna baserade på resultaten av experimenten gjordes oberoende av varandra.
De härledde en lag som låter dig uppskatta värmen som tas emot som ett resultat av strömmens inverkan på en ledare. De kallade det Joule-Lenz-lagen.
Låt oss i praktiken överväga den termiska effekten av strömmen. Ta följande exempel:
- En vanlig glödlampa.
- Värmare.
- Säkring i lägenheten.
- Elbåge.
Glödlampa
Strömmens termiska effekt och upptäckten av lagen bidrog till utvecklingen av elektroteknik och ökade möjligheter till användning av el. Hur forskningsresultaten tillämpas kan ses i exemplet med en vanlig glödlampa.
Den är utformad på ett sådant sätt att en tråd gjord av volframtråd dras in. Denna metall är eldfast med hög resistivitet. När den passerar genom en glödlampa utförs den termiska effekten av en elektrisk ström.
Ledarens energi omvandlas till värme, spiralen värms upp och börjar glöda. Nackdelen med glödlampan ligger i de stora energiförlusterna, då endast pgaen liten del av energin börjar den glöda. Huvuddelen blir bara varm.
För att bättre förstå detta införs en effektivitetsfaktor, som visar effektiviteten i drift och omvandling till el. Strömmens effektivitet och termiska effekt används i olika områden, eftersom det finns många enheter gjorda på grundval av denna princip. I större utsträckning rör det sig om värmeapparater, elspisar, pannor och andra liknande apparater.
Enheten för värmeapparater
Vanligtvis, i designen av alla enheter för uppvärmning finns det en metallspiral, vars funktion är uppvärmning. Om vatten värms upp, installeras spolen isolerat, och i sådana enheter upprätthålls en balans mellan energi från nätverket och värmeväxling.
Forskare utmanas ständigt att minska energiförlusterna och hitta de bästa sätten och de mest effektiva systemen för deras implementering för att minska den termiska effekten av strömmen. Till exempel används en metod för att öka spänningen under kraftöverföring, och därigenom minska strömstyrkan. Men denna metod minskar samtidigt säkerheten för driften av kraftledningar.
Ett annat forskningsområde är trådval. När allt kommer omkring beror värmeförlust och andra indikatorer på deras egenskaper. Dessutom, under driften av värmeanordningar, frigörs en stor mängd energi. Därför är spiralerna gjorda av material speciellt utformade för detta ändamål, som kan motstå höga belastningar, material.
Lägenhetssäkringar
Specialsäkringar används för att förbättra skyddet och säkerheten för elektriska kretsar. Huvuddelen är en tråd gjord av lågsmältande metall. Den går i en porslinskork, har en skruvgänga och en kontakt i mitten. Korken sätts in i patronen som finns i porslinslådan.
Tråden är en del av en gemensam kedja. Om den termiska effekten av den elektriska strömmen ökar kraftigt, kommer ledarens tvärsnitt inte att motstå, och den kommer att börja smälta. Som ett resultat av detta kommer nätverket att öppnas och aktuella överbelastningar kommer inte att inträffa.
Elbåge
Elbågen är en ganska effektiv omvandlare av elektrisk energi. Den används vid svetsning av metallkonstruktioner och fungerar även som en kraftfull ljuskälla.
Enheten är baserad på följande. Ta två kolstavar, koppla ihop ledningarna och fäst dem i isolerande hållare. Därefter kopplas stavarna till en strömkälla, vilket ger en liten spänning, men är konstruerad för en stor ström. Anslut reostaten. Det är förbjudet att tända kol i stadsnätet, eftersom det kan orsaka brand. Om du rör ett kol mot ett annat kan du se hur varma de är. Det är bättre att inte titta på denna låga, eftersom det är skadligt för ögonen. Den elektriska ljusbågen används i metallsmältugnar, såväl som i så kraftfulla belysningsanordningar som spotlights, filmprojektorer, etc.
