Bei der Bewegung in einem beliebigen Leiter überträgt ein elektrischer Strom etwas Energie darauf, wodurch sich der Leiter erwärmt. Die Energieübertragung erfolgt auf der Ebene der Moleküle: Durch die Wechselwirkung aktueller Elektronen mit Ionen oder Atomen des Leiters verbleibt ein Teil der Energie bei letzteren.
Die thermische Wirkung des Stroms führt zu einer schnelleren Bewegung der Leiterpartikel. Dann steigt sie an und verwandelt sich in Wärme.
Berechnungsformel und ihre Elemente
Die thermische Wirkung des Stroms lässt sich durch verschiedene Versuche bestätigen, bei denen die Arbeit des Stroms in Innenleiterenergie umgewandelt wird. Letztere nimmt gleichzeitig zu. Dann gibt der Leiter es an die umgebenden Körper ab, dh die Wärmeübertragung erfolgt unter Erwärmung des Leiters.
Die Berechnungsformel lautet in diesem Fall: A=U*I*t.
Die Wärmemenge kann mit Q bezeichnet werden. Dann ist Q=A oder Q=U*I*t. Mit dem Wissen, dass U = IR ist, stellt sich heraus, dass Q = I * R * t, das im Joule-Lenz-Gesetz formuliert wurde.
Das Gesetz der thermischen Wirkung des Stroms ist das Joule-Lenz-Gesetz
Der Dirigent, in dem die Strömungen von vielen Wissenschaftlern untersucht wurden. Die bemerkenswertesten Ergebnisse wurden jedoch von England und Emil Khristianovich Lenz aus Russland erzielt. Beide Wissenschaftler arbeiteten getrennt und Schlussfolgerungen auf der Grundlage der Ergebnisse der Experimente wurden unabhängig voneinander gezogen.
Sie leiteten ein Gesetz ab, das es ermöglicht, die Wärme abzuschätzen, die durch die Einwirkung von Strom auf einen Leiter entsteht. Es wird Joule-Lenz-Gesetz genannt.
Berücksichtigen Sie in der Praxis die thermische Wirkung des Stroms. Nehmen wir die folgenden Beispiele:
- Gewöhnliche Glühbirne.
- Heizgeräte.
- Sicherung in der Wohnung.
- Lichtbogen.
Glühbirne
Die thermische Wirkung des Stroms und die Entdeckung des Gesetzes trugen zur Entwicklung der Elektrotechnik und zur Erweiterung der Nutzungsmöglichkeiten von Elektrizität bei. Wie die Forschungsergebnisse angewendet werden, zeigt das Beispiel einer herkömmlichen Glühlampe.
Es ist so konstruiert, dass innen ein Faden aus Wolframdraht eingezogen wird. Dieses Metall ist feuerfest mit hohem spezifischen Widerstand. Beim Durchgang durch eine Glühbirne erfolgt die thermische Wirkung eines elektrischen Stroms.
Die Energie des Leiters wird in Wärme umgewandelt, die Spirale erwärmt sich und beginnt zu glühen. Der Nachteil der Glühbirne liegt in den großen Energieverlusten, da sie nur durch einen geringen Teil der Energie zu leuchten beginnt. Der Hauptteil erwärmt sich nur.
Um dies besser zu verstehen, wird es eingeführt, das die Effizienz des Betriebs und der Umwandlung in Strom demonstriert. Der Wirkungsgrad und die thermische Wirkung des Stroms werden in verschiedenen Bereichen genutzt, da es viele Geräte gibt, die nach diesem Prinzip hergestellt wurden. Dies sind in größerem Umfang Heizgeräte, Elektroherde, Boiler und andere ähnliche Geräte.
Das Gerät der Heizgeräte
Normalerweise gibt es bei der Konstruktion aller Heizgeräte eine Metallspirale, deren Funktion das Heizen ist. Wenn Wasser erhitzt wird, wird die Spirale isoliert installiert, und solche Geräte sorgen für ein Gleichgewicht zwischen Energie aus dem Netzwerk und Wärmeaustausch.
Wissenschaftler stehen ständig vor der Aufgabe, Energieverluste zu reduzieren und die besten Wege und effizientesten Schemata für deren Umsetzung zu finden, um die thermische Wirkung des Stroms zu reduzieren. Beispielsweise wird ein Verfahren zum Erhöhen der Spannung während der Zeit verwendet, wodurch die Stromstärke verringert wird. Dieses Verfahren verringert jedoch gleichzeitig die Betriebssicherheit von Stromleitungen.
Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Drahtauswahl. Schließlich hängen Wärmeverlust und andere Indikatoren von ihren Eigenschaften ab. Außerdem wird beim Betrieb von Heizgeräten viel Energie freigesetzt. Daher werden Spiralen aus speziell für diesen Zweck entwickelten Materialien hergestellt, die hohen Belastungen standhalten.
Haushaltssicherungen
Um den Schutz zu verbessern und Stromkreise abzusichern, werden spezielle Sicherungen verwendet. Der Hauptteil ist ein Draht aus niedrigschmelzendem Metall. Er läuft in einem Porzellankorken, hat ein Schraubgewinde und einen Kontakt in der Mitte. Der Korken wird in eine Patrone eingesetzt, die sich in einer Porzellandose befindet.
Der Anschlussdraht ist Teil einer gemeinsamen Kette. Wenn die thermische Wirkung des elektrischen Stroms stark ansteigt, hält der Querschnitt des Leiters nicht stand und er beginnt zu schmelzen. Dadurch wird das Netzwerk geöffnet und es treten keine Stromüberlastungen auf.
Lichtbogen
Der Lichtbogen ist ein ziemlich effizienter Wandler elektrischer Energie. Es wird beim Schweißen von Metallstrukturen verwendet und dient auch als starke Lichtquelle.
Das Gerät basiert auf dem Folgenden. Nehmen Sie zwei Kohlestäbe, verbinden Sie die Drähte und befestigen Sie sie in isolierenden Halterungen. Danach werden die Stäbe an eine Stromquelle angeschlossen, die eine kleine Spannung liefert, aber für einen großen Strom ausgelegt ist. Schließen Sie den Regelwiderstand an. Es ist verboten, Kohlen im Stadtnetz anzuzünden, da dies zu einem Brand führen kann. Wenn Sie eine Kohle mit einer anderen berühren, können Sie sehen, wie heiß sie sind. Es ist besser, nicht in diese Flamme zu schauen, weil sie schädlich für die Augen ist. Ein Lichtbogen wird in Öfen zum Schmelzen von Metall sowie in leistungsstarken Beleuchtungsgeräten wie Suchscheinwerfern, Filmprojektoren usw. verwendet.
