>>Fisika dan Astronomi >>Fisika kelas 9 >>Fisika: Efek termal arus

Ketika arus listrik melewati konduktor, konduktor memanas. Fenomena ini ditemukan pada tahun 1800 oleh ilmuwan Prancis Antoine Fourcroix. Dengan melewatkan arus melalui kumparan besi, ia berhasil memanaskannya hingga suhu yang sangat tinggi. Setelah 41 tahun, fisikawan Inggris J. Joule menjadi tertarik pada efek termal arus, dan setahun kemudian ilmuwan Rusia E. X. Land. Mereka menemukan bahwa:
Jumlah panas yang dilepaskan oleh konduktor dengan arus sama dengan produk kuadrat kekuatan arus, resistansi konduktor dan waktu yang dibutuhkan arus untuk melewatinya.
Sekarang hukum ini disebut Hukum Joule-Lenz. Secara matematis, dinyatakan sebagai rumus berikut:

Pemanasan konduktor saat ini disebabkan oleh interaksi pembawa arus dengan atom atau ion zat yang datang. Sebagai hasil dari interaksi ini, energi internal konduktor meningkat dan memanas. Konduktor yang dipanaskan memberikan energi yang diterima ke lingkungan. Energi ini adalah jumlah panas, yang ditentukan oleh hukum Joule-Lenz.
Hukum Joule-Lenz ditemukan secara eksperimental. Tapi itu bisa diberikan pembenaran teoretis.
Ketika arus listrik melewati konduktor, pekerjaan dilakukan, ditentukan oleh ekspresi (18.2): A=IU/t. Tetapi U=IR. Jadi

Jika konduktor tempat arus mengalir tetap tidak bergerak dan tidak ada reaksi kimia yang terjadi di dalamnya, maka semua pekerjaan ini dilakukan untuk meningkatkan energi internalnya. Dalam hal ini, jumlah panas yang dilepaskan oleh konduktor pembawa arus bertepatan dengan kerja arus dan oleh karena itu ditentukan oleh ekspresi yang sama.
Dengan arus yang sangat besar, suatu penghantar logam dapat menjadi panas dan terbakar (meleleh). Tindakan ini didasarkan sekering. Tujuannya adalah untuk secara otomatis mematikan sirkuit listrik ketika arus melebihi aliran yang diizinkan di dalamnya. Simbol untuk sekering diberikan pada tabel 2 (lihat 9).
Gambar 46 menunjukkan sekering yang digunakan pada peralatan elektronik. Bagian utamanya adalah kawat logam dengan titik leleh rendah (misalnya, timah), yang ketebalannya dirancang untuk arus tertentu (0,5 A, 1 A, 2 A, dll.). Jika kekuatan arus karena satu dan lain hal (misalnya, selama korsleting) melebihi nilai yang diizinkan, kabel akan meleleh dan sirkuit akan terbuka.

Pengkabelan pada bangunan tempat tinggal dirancang, sebagai suatu peraturan, untuk 6 A atau 10 A. Sekering apartemen (colokan) yang digunakan untuk melindunginya ditunjukkan pada Gambar 47, a, b. Dalam kasus pertama (lihat Gambar 47, a), setelah ulir terbakar, seluruh gabus diganti, dalam kasus kedua (lihat Gambar 47, b) hanya sisipan yang dapat melebur.

???
1. Mengapa konduktor yang dilalui arus menjadi panas?
2. Merumuskan hukum Joule-Lenz.
3. Apa tujuan dari sekering?
4. Beri tahu kami tentang perangkat dan prinsip pengoperasian sekering. Bagaimana mereka ditunjukkan pada diagram?
5. Buat daftar perangkat yang Anda ketahui yang menggunakan efek termal arus.

S.V. Gromov, I.A. Tanah Air, Fisika Kelas 9