Tepelné působení proudu: zákon Joule-Lenz, příklady

Pohybující se v jakémkoli vodiči, elektrický proud přenáší do něj nějakou energii, kvůli tomu, co se vodič ohřívá. Přenos energie se provádí na úrovni molekul: v důsledku interakce proudových elektronů s ionty nebo atomy vodiče zůstává část energie v nich.

Tepelné působení proudu vede k rychlejšímu pohybu částic vodiče. Pak jeho vnitřní energie zvyšuje se a přeměňuje se na tepelnou.

Vzorec výpočtu a jeho prvky

Tepelné působení proudu může být potvrzeno různými experimenty, kde se práce proudu přemění na vnitřní vodivou energii. Ta se zvyšuje. Poté ho vodič dává okolním tělům, to znamená, že dochází k přenosu tepla při zahřívání vodiče.

Vzorec pro výpočet v tomto případě je následující: A = U * I * t.

Množství tepla může být označeno Q. Pak Q = A nebo Q = U * I * t. Vědomí, že U = IR, získáme Q = I * R * t, který byl formulován v zákoně Joule-Lenz.

Zákon tepelného působení proudu - zákon Joule-Lenze

Vodič, kde proudí elektrický proud, mnoho vědců studovalo. Nejvýraznější výsledky však byly dosaženy James Joule z Anglie a Emilia Khristianovich Lents z Ruska. Oba vědci pracovali odděleně a výsledky experimentů odvozovali nezávisle na sobě.

Odvodily zákon, který nám umožňuje odhadnout teplo přijaté v důsledku působení proudu na vodič. To bylo nazýváno zákonem Joule-Lenze.

Zvažme v praxi tepelné působení proudu. Uveďme následující příklady:

1. Obvyklá žárovka.
2. Zařízení pro vytápění.
3. Pojistka v bytě.
4. Elektrický oblouk.

Žárovka se žárovkou

Tepelné působení proudu a zjišťování zákona přispělo k rozvoji elektrotechniky a zvýšilo možnosti využití elektřiny. Způsob, jakým se výsledky výzkumu aplikují, může být zvážen příkladem klasické žárovky.

Je uspořádána tak, aby se v nitru vytáhla nit z wolframového drátu. Tento kov je žáruvzdorný s vysokým specifickým odporem. Při průchodu žárovkou dochází k tepelnému účinku elektrického proudu.

Energie vodiče se přemění na tepelnou energii, šroubovice se zahřeje a začne svítit. Nedostatek žárovky spočívá ve velkých energetických ztrátách, protože jen na úkor malé části energie začne svítit. Hlavní část se jen zahřeje.

Abychom lépe porozuměli tomu, představujeme koeficient účinnosti, což demonstruje účinnost práce a přeměnu na elektřinu. Účinnost a tepelné působení proudu se používají v různých oblastech, protože na tomto principu existuje mnoho zařízení vyrobených. Ve větším rozsahu se jedná o topná zařízení, elektrické sporáky, kotle a další podobné zařízení.

Zařízení topných zařízení

Obvykle v konstrukci všech spotřebičů pro vytápění je kovová spirála, jejíž součástí je topení. Pokud se ohřívá voda, spirála je instalována izolovaně a v takových zařízeních se předpokládá, že se udržuje rovnováha mezi energií ze sítě a výměnou tepla.

Vědci jsou neustále konfrontováni s úkolem snížit energetické ztráty a najít nejlepší způsoby a nejúčinnější schémata pro jejich realizaci, aby se snížil tepelný účinek proudu. Použijte například způsob zvýšení napětí během přenos energie, aby byl proud snížen. Taková metoda zároveň snižuje bezpečnost provozu elektrických vedení.

Dalším směrem výzkumu je výběr drátů. Koneckonců, tepelné ztráty a další ukazatele závisí na jejich vlastnostech. Navíc během provozu topných zařízení dochází k velkému uvolnění energie. Proto jsou spirály vyrobeny z materiálů speciálně navržených pro tyto účely, které jsou schopné odolat vysokým nákladům.

Bytové pojistky

Pro zlepšení ochrany a zabezpečení elektrických obvodů se používají speciální pojistky. V úloze hlavní části je drát z nízkotajícího kovu. Prochází korlátom z porcelánu, má šroubový závit a kontakt v centru. Zástrčka je vložena do kazety umístěné v porcelánové krabici.

Olověný vodič je součástí celého řetězce. Pokud se tepelný účinek elektrického proudu prudce zvětší, průřez vodiče nepřežije a začne se tát. V důsledku toho se síť otevře a nebude docházet k žádnému přetížení.

Elektrický oblouk

Elektrický oblouk je poměrně účinný převodník elektrické energie. Používá se pro svařování kovových konstrukcí a také slouží jako silný zdroj světla.

Základem zařízení je následující. Vezměte dva uhlíkové tyče, připojte dráty a připevněte je k izolačním držákům. Poté jsou tyče připojeny k zdroju proudu, který poskytuje malé napětí, ale je navržen pro vysokou proudovou sílu. Připojte reostat. Uhlí v městské síti jsou zakázány, protože to může způsobit požár. Pokud se dotknete jednoho uhlí na jiném, můžete vidět, kolik hoří. Raději se na tento plamen nedíváte, protože je škodlivé pro vidění. Elektrický oblouk se používá v pecích pro tavení kovů a také v tak silných osvětlovacích zařízeních jako jsou reflektory, filmové projektory a tak dále.