Toplinska djelovanja struje: zakon Joule-Lenz, primjeri

Premještanjem u bilo koji vodič, električna struja prenosi na nju neku energiju, zbog čega se dirigent zagrijava. Prijenos energije se provodi na razini molekula: kao rezultat interakcije strujnih elektrona s ionima ili atomima vodiča, dio energije ostaje u potonjem.

Toplinsko djelovanje struje dovodi do bržeg pomicanja čestica vodiča. Onda njegov unutarnja energija povećava se i transformira se u toplinsku.

Formula izračuna i njegovi elementi

Termička djelovanja struje mogu se potvrditi različitim eksperimentima, gdje se rad struje pretvara u unutarnju vodljivu energiju. Ovo se povećava. Zatim ga dirigent daje okolnim tijelima, tj. Dolazi do prijenosa topline uz zagrijavanje vodiča.

Formula za izračun u ovom slučaju je sljedeća: A = U * I * t.

Količina toplote može se označiti s Q. Tada Q = A ili Q = U * I * t. Znajući da je U = IR, dobivamo Q = I * R * t, koji je formuliran u Joule-Lenzovom zakonu.

Zakon o toplinskoj akciji struje - zakon Joule-Lenz

Dirigent, gdje teče električna struja, mnogi su znanstvenici proučavali. Međutim, postignuti su najznačajniji rezultati James Joule iz Engleske i Emilia Khristianovich Lents iz Rusije. Oba su znanstvenika radila zasebno i zaključili rezultate eksperimenata neovisno jedan o drugome.

Izvedili su zakon koji nam omogućuje procijeniti toplinu dobivenu kao posljedica djelovanja struje na vodiču. Zvao se zakon Joule-Lenz.

Razmotrimo u praksi toplinsko djelovanje struje. Idemo uzeti sljedeće primjere:

1. Uobičajena žarulja.
2. Oprema za grijanje.
3. Osigurač u stanu.
4. Električni luk.

Žarulja sa žarnom niti

Termička akcija struje i otkriće zakona pridonijela su razvoju elektrotehnike i povećanim mogućnostima korištenja električne energije. Način na koji se primjenjuju rezultati istraživanja može se uzeti u obzir primjerom konvencionalne žarulje sa žarnom niti.

Uređen je na takav način da se izvadi žicu od volframske žice. Ovaj metal je vatrostan s visokim specifičnim otporom. Pri prolazu kroz žarulju, ostvaruje se toplinski učinak električne struje.

Energija vodiča pretvara se u toplinsku, spirali se zagrijavaju i počinju sjajiti. Nedostatak žarulje sastoji se od velikih gubitaka energije, jer samo na račun malog dijela energije počinje blještaviti. Glavni dio se samo zagrijava.

Da bismo to bolje razumjeli, uvodimo koeficijent učinkovitosti, što pokazuje učinkovitost rada i pretvorbu u električnu energiju. Učinkovitost i toplinsko djelovanje struje se koriste u različitim područjima, budući da su na temelju ovog načela proizvedeni mnogi uređaji. U većoj mjeri to su aparati za grijanje, električni štednjaci, kotlovi i drugi slični uređaji.

Uređaj za grijanje

Obično u dizajnu svih uređaja za grijanje postoji metalna spirala čija je funkcija grijanje. Ako se voda grije, spirala se montira na izolirani način, a na takvim uređajima predviđa se održavanje ravnoteže između energije iz mreže i izmjene topline.

Znanstvenici su stalno suočeni sa zadaćom smanjenja gubitaka energije i pronalaženja najboljih načina i najučinkovitijih shema za njihovu provedbu kako bi se smanjio toplinski učinak struje. Koristite, primjerice, metodu povećanja napona tijekom prijenos energije, tako da se struja smanjuje. Ali takva metoda istodobno smanjuje sigurnost rada vodova.

Drugi smjer istraživanja je izbor žica. Uostalom, gubici topline i drugi pokazatelji ovise o njihovim svojstvima. Nadalje, tijekom rada uređaja za grijanje dolazi do velikog oslobađanja energije. Stoga su spirale izrađene od materijala posebno konstruiranih za ove namjene, koji mogu podnijeti velika opterećenja.

Osigurači apartmana

Za poboljšanje zaštite i osiguranje električnih krugova koriste se posebni osigurači. U ulozi glavnog dijela je žica od metala nisko topljivog. Prolazi u pluto od porculana, ima navojnu nit i kontakt u sredini. Utikač se umetne u spremnik smješten u kutiji od porculana.

Olovna žica dio je ukupnog lanca. Ako se toplinski učinak električne struje oštro povećava, presjek vodiča neće preživjeti i početi se rastopiti. Kao rezultat toga, mreža će se otvoriti i neće se dogoditi aktualno preopterećenje.

Električni luk

Električni luk je prilično učinkovit pretvarač električne energije. Koristi se za zavarivanje metalnih konstrukcija, a također služi kao snažan izvor svjetlosti.

Temelj uređaja je kako slijedi. Uzmite dvije šipke ugljika, spojite žice i pričvrstite ih na izolacijske držače. Nakon toga, štapovi su spojeni na strujni izvor, koji daje mali napon, ali je dizajniran za visoku strujnu snagu. Spojite reostat. Ugljen u gradskoj mreži je zabranjen, jer to može izazvati požar. Ako dodirnete jedan ugljen na drugu, možete vidjeti koliko će gorjeti. Bolje je ne pogledati ovaj plamen jer je štetan za viziju. Električni luk se koristi u peći za taljenje metala, kao iu takvim snažnim rasvjetnim uređajima kao reflektori, filmski projektori i tako dalje.