Muovendosi in un qualsiasi conduttore, una corrente elettrica gli trasferisce dell'energia, provocando il riscaldamento del conduttore. Il trasferimento di energia avviene a livello di molecole: per effetto dell'interazione degli elettroni di corrente con ioni o atomi del conduttore, parte dell'energia rimane a quest'ultimo.
L'effetto termico della corrente porta ad un movimento più veloce delle particelle del conduttore. Quindi la sua energia interna aumenta e si trasforma in calore.
Formula di calcolo e suoi elementi
L'effetto termico della corrente può essere confermato da vari esperimenti, in cui il lavoro della corrente passa nell'energia del conduttore interno. Allo stesso tempo, quest'ultimo aumenta. Quindi il conduttore lo cede ai corpi circostanti, cioè il trasferimento di calore viene effettuato con il riscaldamento del conduttore.
La formula per il calcolo in questo caso è la seguente: A=UIt.
La quantità di calore può essere indicata con Q. Quindi Q=A o Q=UIt. Sapendo che U=IR,risulta Q=I2Rt, che è stato formulato nella legge di Joule-Lenz.
La legge dell'azione termica della corrente - la legge di Joule-Lenz
Il conduttore in cui scorre la corrente elettrica è stato studiato da molti scienziati. Tuttavia, i risultati più notevoli sono stati raggiunti da James Joule dall'Inghilterra e Emil Khristianovich Lenz dalla Russia. Entrambi gli scienziati hanno lavorato separatamente e le conclusioni basate sui risultati degli esperimenti sono state tratte indipendentemente l'una dall' altra.
Hanno derivato una legge che permette di stimare il calore ricevuto come risultato dell'azione della corrente su un conduttore. L'hanno chiamata la legge di Joule-Lenz.
Consideriamo in pratica l'effetto termico della corrente. Prendi i seguenti esempi:
- Una normale lampadina.
- Riscaldatori.
- Fusibile nell'appartamento.
- Arco elettrico.
Lampadina a incandescenza
L'effetto termico della corrente e la scoperta della legge hanno contribuito allo sviluppo dell'ingegneria elettrica e all'aumento delle opportunità di utilizzo dell'elettricità. Come vengono applicati i risultati della ricerca può essere visto nell'esempio di una normale lampadina a incandescenza.
È progettato in modo tale che un filo di filo di tungsteno venga tirato all'interno. Questo metallo è refrattario ad alta resistività. Quando si passa attraverso una lampadina, si verifica l'effetto termico di una corrente elettrica.
L'energia del conduttore si trasforma in calore, la spirale si riscalda e comincia a brillare. Lo svantaggio della lampadina risiede nelle grandi perdite di energia, poiché solo dovute auna piccola parte dell'energia, inizia a brillare. La parte principale si scalda.
Per capire meglio questo, viene introdotto un fattore di efficienza, che dimostra l'efficienza del funzionamento e della conversione in elettricità. L'efficienza e l'effetto termico della corrente sono utilizzati in diversi settori, poiché esistono molti dispositivi realizzati sulla base di questo principio. In misura maggiore, si tratta di dispositivi di riscaldamento, stufe elettriche, caldaie e altri dispositivi simili.
Il dispositivo degli apparecchi di riscaldamento
Di solito, nella progettazione di tutti i dispositivi per il riscaldamento c'è una spirale metallica, la cui funzione è il riscaldamento. Se l'acqua viene riscaldata, la batteria viene installata in isolamento e in tali dispositivi viene mantenuto un equilibrio tra l'energia dalla rete e lo scambio di calore.
Gli scienziati sono costantemente sfidati a ridurre le perdite di energia e a trovare i modi migliori e gli schemi più efficienti per la loro implementazione al fine di ridurre l'effetto termico della corrente. Ad esempio, viene utilizzato un metodo per aumentare la tensione durante la trasmissione di potenza, riducendo così l'intensità della corrente. Ma questo metodo, allo stesso tempo, riduce la sicurezza del funzionamento delle linee elettriche.
Un' altra area di ricerca è la selezione dei cavi. Dopotutto, la perdita di calore e altri indicatori dipendono dalle loro proprietà. Inoltre, durante il funzionamento dei dispositivi di riscaldamento, viene rilasciata una grande quantità di energia. Pertanto, le spirali sono realizzate con materiali appositamente progettati per questo scopo, in grado di sopportare carichi elevati, materiali.
Fusibili appartamento
Fusibili speciali vengono utilizzati per migliorare la protezione e la sicurezza dei circuiti elettrici. La parte principale è un filo di metallo a basso punto di fusione. Funziona in un sughero di porcellana, ha una filettatura e un contatto al centro. Il tappo viene inserito nella cartuccia situata nella scatola di porcellana.
Il cavo fa parte di una catena comune. Se l'effetto termico della corrente elettrica aumenta bruscamente, la sezione trasversale del conduttore non resisterà e inizierà a sciogliersi. Di conseguenza, la rete si aprirà e non si verificheranno sovraccarichi di corrente.
Arco elettrico
L'arco elettrico è un convertitore di energia elettrica abbastanza efficiente. Viene utilizzato durante la saldatura di strutture metalliche e funge anche da potente fonte di luce.
Il dispositivo si basa su quanto segue. Prendi due barre di carbonio, collega i fili e fissali in supporti isolanti. Successivamente, le aste sono collegate a una fonte di corrente, che fornisce una piccola tensione, ma è progettata per una corrente elevata. Collegare il reostato. È vietato accendere carboni nella rete cittadina, in quanto ciò può provocare un incendio. Se tocchi un carbone con un altro, puoi vedere quanto sono caldi. È meglio non guardare questa fiamma, perché è dannosa per gli occhi. L'arco elettrico viene utilizzato nei forni di fusione dei metalli, nonché in potenti dispositivi di illuminazione come faretti, proiettori cinematografici, ecc.
