Elektrický prúd, ktorý sa pohybuje v akomkoľvek vodiči, mu prenáša určitú energiu, čím sa vodič zahrieva. Prenos energie sa uskutočňuje na úrovni molekúl: v dôsledku interakcie súčasných elektrónov s iónmi alebo atómami vodiča zostáva časť energie u nich.
Tepelný účinok prúdu vedie k rýchlejšiemu pohybu častíc vodiča. Potom sa jeho vnútorná energia zvýši a premení sa na teplo.
Výpočtový vzorec a jeho prvky
Tepelný účinok prúdu je možné potvrdiť rôznymi experimentmi, kde práca prúdu prechádza do vnútornej energie vodiča. Zároveň sa zvyšuje to druhé. Potom ho vodič odovzdá okolitým telesám, to znamená, že prenos tepla sa uskutoční zahrievaním vodiča.
Vzorec na výpočet v tomto prípade je nasledujúci: A=UIt.
Množstvo tepla môže byť označené Q. Potom Q=A alebo Q=UIt. S vedomím, že U=IR,ukázalo sa, že Q=I2Rt, čo bolo formulované v zákone Joule-Lenz.
Zákon tepelného pôsobenia prúdu - Joule-Lenzov zákon
Vodič, ktorým tečie elektrický prúd, študovalo mnoho vedcov. Najpozoruhodnejšie výsledky však dosiahli James Joule z Anglicka a Emil Khristianovich Lenz z Ruska. Obaja vedci pracovali oddelene a závery založené na výsledkoch experimentov boli urobené nezávisle od seba.
Odvodili zákon, ktorý vám umožňuje odhadnúť teplo prijaté v dôsledku pôsobenia prúdu na vodič. Nazvali to zákon Joule-Lenz.
Zvážme v praxi tepelný účinok prúdu. Vezmite si nasledujúce príklady:
- Bežná žiarovka.
- Ohrievače.
- Poistka v byte.
- Elektrický oblúk.
Žiarovka
Tepelný účinok prúdu a objavenie zákona prispeli k rozvoju elektrotechniky a zvýšili možnosti využitia elektriny. Ako sa výsledky výskumu aplikujú, je možné vidieť na príklade obyčajnej žiarovky.
Je navrhnutý tak, že dovnútra je vtiahnutý závit vyrobený z volfrámového drôtu. Tento kov je žiaruvzdorný s vysokým odporom. Pri prechode cez žiarovku dochádza k tepelnému účinku elektrického prúdu.
Energia vodiča sa premení na teplo, špirála sa zahreje a začne žiariť. Nevýhoda žiarovky spočíva vo veľkých energetických stratách, keďže len v dôsledkumalá časť energie, začne žiariť. Hlavná časť sa práve zahrieva.
Pre lepšie pochopenie je zavedený faktor účinnosti, ktorý demonštruje efektivitu prevádzky a premenu na elektrickú energiu. Účinnosť a tepelný účinok prúdu sa používajú v rôznych oblastiach, pretože existuje veľa zariadení vyrobených na základe tohto princípu. Vo väčšej miere sú to vykurovacie zariadenia, elektrické sporáky, bojlery a iné podobné zariadenia.
Zariadenia vykurovacích zariadení
V dizajne všetkých zariadení na vykurovanie je zvyčajne kovová špirála, ktorej funkciou je ohrev. Ak sa ohrieva voda, cievka sa inštaluje izolovane av takýchto zariadeniach sa udržiava rovnováha medzi energiou zo siete a výmenou tepla.
Vedci sú neustále vyzývaní, aby znížili energetické straty a našli najlepšie spôsoby a najefektívnejšie schémy ich implementácie s cieľom znížiť tepelný efekt prúdu. Používa sa napríklad spôsob zvyšovania napätia pri prenose energie, čím sa znižuje prúdová sila. Táto metóda však zároveň znižuje bezpečnosť prevádzky elektrického vedenia.
Ďalšou oblasťou výskumu je výber drôtov. Koniec koncov, tepelné straty a ďalšie ukazovatele závisia od ich vlastností. Okrem toho sa počas prevádzky vykurovacích zariadení uvoľňuje veľké množstvo energie. Preto sú špirály vyrobené z materiálov špeciálne navrhnutých na tento účel, schopných odolávať vysokej záťaži, materiálov.
Poistky v byte
Na zlepšenie ochrany a bezpečnosti elektrických obvodov sa používajú špeciálne poistky. Hlavnou časťou je drôt vyrobený z kovu s nízkou teplotou topenia. Beží v porcelánovom korku, má skrutkový závit a kontakt v strede. Korok sa vkladá do kazety umiestnenej v porcelánovej škatuľke.
Prívodný drôt je súčasťou spoločnej reťaze. Ak sa tepelný účinok elektrického prúdu prudko zvýši, prierez vodiča nevydrží a začne sa topiť. V dôsledku toho sa sieť otvorí a nedôjde k aktuálnemu preťaženiu.
Elektrický oblúk
Elektrický oblúk je pomerne účinný menič elektrickej energie. Používa sa pri zváraní kovových konštrukcií a zároveň slúži ako výkonný zdroj svetla.
Zariadenie je založené na nasledujúcom. Vezmite dve uhlíkové tyče, pripojte drôty a pripevnite ich do izolačných držiakov. Potom sú tyče pripojené k zdroju prúdu, ktorý dáva malé napätie, ale je určený pre veľký prúd. Pripojte reostat. V mestskej sieti je zakázané zapínať uhlie, pretože to môže spôsobiť požiar. Ak sa dotknete jedného uhlia druhého, uvidíte, aké sú horúce. Na tento plameň je lepšie sa nepozerať, pretože je škodlivý pre oči. Elektrický oblúk sa používa v peciach na tavenie kovov, ako aj v takých výkonných osvetľovacích zariadeniach, ako sú reflektory, filmové projektory atď.
