Termično delovanje toka: zakon Joule-Lenz, primeri

V vsakem prevodniku električni tok prinaša nekaj energije, zaradi česar se grelnik segreva. Prenos energije poteka na ravni molekul: kot posledica interakcije tokovnih elektronov z ioni ali atomi prevodnika, del energije ostane v slednjem.

Termično delovanje toka vodi do hitrejšega gibanja delcev prevodnika. Potem pa njegov notranja energija povečuje in se pretvori v termično.

Izračunska formula in njegovi elementi

Termično delovanje toka lahko potrdimo z različnimi eksperimenti, kjer se delo toka pretvori v notranjo prevodno energijo. Slednji se povečuje. Nato vodi vodnik do okoliških teles, to je prenos toplote s segrevanjem prevodnika.

Formula za izračun v tem primeru je naslednja: A = U * I * t.

Količino toplote lahko označimo z Q. Potem Q = A ali Q = U * I * t. Če vemo, da je U = IR, dobimo Q = I * R * t, ki je bil oblikovan v Joule-Lenzovem zakonu.

Zakon termičnega delovanja toka - zakon Joule-Lenz

Dirigent, kjer teče električni tok, mnogi znanstveniki so študirali. Vendar so bili doseženi najpomembnejši rezultati James Joule iz Anglije in Emilia Khristianovich Lents iz Rusije. Oba znanstvenika sta delovala ločeno in rezultate rezultatov izpeljali neodvisno drug od drugega.

Izpeljali so zakon, ki nam omogoča, da ocenimo toploto, ki jo dobimo kot posledico delovanja toka na vodniku. Imenovan je bil zakon Joule-Lenz.

V praksi upoštevamo termično delovanje toka. Vzemimo naslednje primere:

1. Običajni žarnica.
2. Ogrevalne naprave.
3. Varovalka v stanovanju.
4. Električni lok.

Žarnica z žarilno nitko

Toplotno delovanje sedanjega in odkritje zakona je prispevalo k razvoju elektrotehnike in večjih priložnosti za uporabo električne energije. Način uporabe rezultatov raziskav se lahko obravnava na primeru običajne žarnice z žarilno nitko.

Namenjen je tako, da se navoj iz volframove žice potegne v notranjost. Ta kovina je odporna z visoko specifično odpornostjo. Ko gre skozi žarnico, se ustvari toplotni učinek električnega toka.

Energija prevodnika se pretvori v toplotno, vijačnica segreva in začne sijati. Pomanjkanje žarnice sestavljajo velike izgube energije, saj le na račun manjšega dela energije začne sijati. Glavni del se samo segreje.

Da bi to bolje razumeli, uvajamo koeficient učinkovitosti, kar dokazuje učinkovitost dela in pretvorbo v električno energijo. Učinkovitost in toplotno delovanje toka se uporabljajo na različnih področjih, saj na tem načinu proizvajajo številne naprave. V večji meri gre za grelne naprave, električne kuhalnike, kotle in druge podobne naprave.

Naprava grelnih naprav

Običajno pri oblikovanju vseh naprav za ogrevanje obstaja kovinska spirala, katere funkcija vključuje ogrevanje. Če je voda segreta, se spiralo namesti na izoliran način in v takšnih napravah je predvideno, da se ohranja ravnovesje med energijo iz omrežja in izmenjavo toplote.

Znanstveniki se nenehno soočajo z nalogo zmanjšanja izgub energije in iskanju najboljših načinov in najučinkovitejših shem za njihovo izvajanje, da bi zmanjšali toplotni učinek toka. Na primer uporabite metodo povečanja napetosti med prenos energije, tako da se tok zmanjša. Toda taka metoda obenem zmanjša varnost delovanja električnih vodov.

Druga smer raziskovanja je izbira žic. Konec koncev so toplotne izgube in drugi kazalniki odvisni od njihovih lastnosti. Poleg tega se med delovanjem ogrevalnih naprav pojavlja veliko sproščanje energije. Zato so spirale izdelane iz materialov, posebej izdelanih za te namene, ki lahko zadržijo visoke obremenitve.

Stanovanjske varovalke

Za izboljšanje zaščite in varovanje električnih tokokrogov se uporabljajo posebne varovalke. V vlogi glavnega dela je žica iz nizko taljenega kovine. Prehaja v pluto iz porcelana, ima navoj vijaka in stik v sredini. Vtič se vstavi v vložek, ki se nahaja v škatli iz porcelana.

Svinčeva žica je del celotne verige. Če se toplotni učinek električnega toka močno poveča, presek prevodnika ne bo preživel in se bo začel topiti. Zato se bo omrežje odprlo in trenutno ne bo prišlo do preobremenitve.

Električni lok

Električni lok je precej učinkovit pretvornik električne energije. Uporablja se za varjenje kovinskih konstrukcij in služi tudi kot močan vir svetlobe.

Osnova naprave je naslednja. Vzemite dve ogljikovi palici, povežite žice in jih pritrdite na izolirna držala. Po tem so palice priključene na trenutni vir, ki daje majhno napetost, vendar je zasnovan za visoko tokovno moč. Povežite reostat. Premogovništvo v mestni mreži je prepovedano, saj lahko to povzroči požar. Če se dotaknete enega premoga na drugega, si lahko ogledate, koliko bodo gorili. Bolje je, da ne gledamo tega plamena, ker je škodljivo za vid. Električni lok se uporablja v pečeh za taljenje kovin, pa tudi v tako močnih svetlobnih napravah kot reflektorji, filmski projektorji in tako naprej.