با حرکت در هر رسانایی، جریان الکتریکی مقداری انرژی به آن منتقل می کند که به دلیل آن هادی گرم می شود. انتقال انرژی در سطح مولکول ها انجام می شود: در نتیجه برهم کنش الکترون های فعلی با یون ها یا اتم های هادی، بخشی از انرژی با دومی باقی می ماند.

اثر حرارتی جریان منجر به حرکت سریعتر ذرات رسانا می شود. سپس افزایش می یابد و به گرما تبدیل می شود.

فرمول محاسبه و عناصر آن

اثر حرارتی جریان را می توان با آزمایش های مختلف تأیید کرد، جایی که کار جریان به انرژی هادی داخلی تبدیل می شود. در همان زمان، دومی افزایش می یابد. سپس هادی آن را به اجسام اطراف می دهد، یعنی انتقال حرارت با گرم شدن هادی انجام می شود.

فرمول محاسبه در این مورد به صورت زیر است: A=U*I*t.

مقدار گرما را می توان با Q نشان داد. سپس Q=A یا Q=U*I*t. با دانستن U=IR، معلوم می شود که Q=I*R*t که در قانون ژول-لنز فرموله شده است.

قانون عمل حرارتی جریان، قانون ژول لنز است

هادی که در آن جریان ها توسط بسیاری از دانشمندان مورد مطالعه قرار گرفته است. با این حال، قابل توجه ترین نتایج از انگلستان و امیل کریستیانوویچ لنز از روسیه به دست آمد. هر دو دانشمند به طور جداگانه کار کردند و نتیجه گیری بر اساس نتایج آزمایش ها مستقل از یکدیگر انجام شد.

آنها قانونی را استخراج کردند که تخمین گرمای بدست آمده در نتیجه عمل جریان روی یک هادی را ممکن می سازد. به آن قانون ژول لنز می گویند.

در عمل اثر حرارتی جریان را در نظر بگیرید. بیایید مثال های زیر را در نظر بگیریم:

1. لامپ معمولی.
2. وسایل گرمایشی.
3. فیوز در آپارتمان
4. قوس الکتریکی.

لامپ رشته ای

اثر حرارتی جریان و کشف قانون به توسعه مهندسی برق و افزایش امکانات برای استفاده از برق کمک کرد. نحوه اعمال نتایج تحقیق را می توان در مثال یک لامپ رشته ای معمولی مشاهده کرد.

به گونه ای طراحی شده است که یک نخ ساخته شده از سیم تنگستن به داخل کشیده می شود. این فلز نسوز با مقاومت بالا است. هنگام عبور از یک لامپ، اثر حرارتی جریان الکتریکی انجام می شود.

انرژی هادی به گرما تبدیل می شود، مارپیچ گرم می شود و شروع به درخشش می کند. نقطه ضعف لامپ در تلفات زیاد انرژی نهفته است، زیرا فقط به دلیل بخش کوچکی از انرژی شروع به درخشش می کند. بخش اصلی فقط گرم می شود.

برای درک بهتر این موضوع، معرفی شده است که کارایی عملیات و تبدیل به برق را نشان می دهد. راندمان و اثر حرارتی جریان در مناطق مختلف مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا دستگاه های زیادی بر اساس این اصل ساخته شده اند. اینها تا حد زیادی دستگاه های گرمایشی، اجاق های برقی، دیگهای بخار و سایر دستگاه های مشابه هستند.

دستگاه وسایل گرمایشی

معمولاً در طراحی تمامی وسایل گرمایشی یک مارپیچ فلزی وجود دارد که وظیفه آن گرمایش است. اگر آب گرم شود، مارپیچ به صورت مجزا نصب می شود و چنین دستگاه هایی تعادل بین انرژی از شبکه و تبادل گرما را فراهم می کنند.

دانشمندان دائماً با وظیفه کاهش تلفات انرژی و یافتن بهترین راه ها و کارآمدترین طرح ها برای اجرای آنها به منظور کاهش اثر حرارتی جریان مواجه هستند. به عنوان مثال، روشی برای افزایش ولتاژ در طول زمان استفاده می شود که به دلیل آن قدرت جریان کاهش می یابد. اما این روش در عین حال ایمنی کارکرد خطوط برق را کاهش می دهد.

یکی دیگر از زمینه های تحقیق انتخاب سیم است. پس از همه، از دست دادن گرما و سایر شاخص ها به خواص آنها بستگی دارد. علاوه بر این، در حین کار دستگاه های گرمایشی، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. بنابراین، مارپیچ ها از موادی ساخته می شوند که به طور ویژه برای این منظور طراحی شده اند و قادر به تحمل بارهای بالا هستند.

فیوزهای خانگی

برای بهبود حفاظت و ایمن سازی مدارهای الکتریکی، از فیوزهای مخصوص استفاده می شود. قسمت اصلی سیمی است که از فلز کم ذوب ساخته شده است. در یک چوب پنبه چینی اجرا می شود، دارای یک نخ پیچ و یک تماس در مرکز است. چوب پنبه در یک کارتریج واقع در یک جعبه چینی وارد می شود.

سیم سرب بخشی از یک زنجیره مشترک است. اگر اثر حرارتی جریان الکتریکی به شدت افزایش یابد، سطح مقطع هادی مقاومت نمی کند و شروع به ذوب شدن می کند. در نتیجه، شبکه باز می شود و هیچ اضافه بار فعلی وجود نخواهد داشت.

قوس الکتریکی

قوس الکتریکی یک مبدل نسبتاً کارآمد انرژی الکتریکی است. هنگام جوشکاری سازه های فلزی استفاده می شود و همچنین به عنوان یک منبع نور قدرتمند عمل می کند.

این دستگاه بر اساس موارد زیر ساخته شده است. دو میله کربنی بردارید، سیم ها را به هم وصل کرده و در نگهدارنده های عایق وصل کنید. پس از آن، میله ها به یک منبع جریان متصل می شوند، که ولتاژ کمی می دهد، اما برای جریان زیاد طراحی شده است. رئوستات را وصل کنید. روشن کردن زغال سنگ در شبکه شهری ممنوع است، زیرا باعث آتش سوزی می شود. اگر یک زغال سنگ را به زغال دیگر لمس کنید، می توانید ببینید که چقدر داغ هستند. بهتر است به این شعله نگاه نکنید، زیرا برای چشم مضر است. قوس الکتریکی در کوره های ذوب فلز و همچنین در وسایل روشنایی قدرتمند مانند نورافکن، پروژکتورهای فیلم و غیره استفاده می شود.