Bergerak dalam konduktor apa pun, arus listrik mentransfer sejumlah energi ke sana, yang karenanya konduktor memanas. Transfer energi dilakukan pada tingkat molekul: sebagai hasil interaksi elektron saat ini dengan ion atau atom konduktor, sebagian energi tetap ada pada yang terakhir.
Efek termal dari arus menyebabkan pergerakan partikel konduktor yang lebih cepat. Kemudian meningkat dan berubah menjadi panas.
Rumus perhitungan dan elemennya
Efek termal arus dapat dikonfirmasi dengan berbagai eksperimen, di mana kerja arus diubah menjadi energi konduktor internal. Pada saat yang sama, yang terakhir meningkat. Kemudian konduktor memberikannya ke benda di sekitarnya, yaitu, perpindahan panas dilakukan dengan memanaskan konduktor.
Rumus perhitungan dalam hal ini adalah sebagai berikut: A=U*I*t.
Jumlah kalor dapat dilambangkan dengan Q. Kemudian Q=A atau Q=U*I*t. Mengetahui bahwa U=IR, ternyata Q=I*R*t, yang dirumuskan dalam hukum Joule-Lenz.
Hukum aksi termal arus adalah hukum Joule-Lenz
Konduktor tempat aliran telah dipelajari oleh banyak ilmuwan. Namun, hasil yang paling menonjol dicapai dari Inggris dan Emil Khristianovich Lenz dari Rusia. Kedua ilmuwan bekerja secara terpisah dan kesimpulan berdasarkan hasil percobaan dibuat secara independen satu sama lain.
Mereka memperoleh hukum yang memungkinkan untuk memperkirakan panas yang diperoleh sebagai akibat dari aksi arus pada konduktor. Ini disebut hukum Joule-Lenz.
Pertimbangkan dalam praktiknya efek termal dari arus. Mari kita ambil contoh berikut:
- Bola lampu biasa.
- Peralatan pemanas.
- sekering di apartemen.
- Busur listrik.
Bola lampu pijar
Efek termal arus dan penemuan hukum berkontribusi pada pengembangan teknik elektro dan peningkatan kemungkinan penggunaan listrik. Bagaimana hasil penelitian diterapkan dapat dilihat pada contoh bola lampu pijar konvensional.
Ini dirancang sedemikian rupa sehingga benang yang terbuat dari kawat tungsten ditarik ke dalam. Logam ini tahan api dengan resistivitas tinggi. Saat melewati bola lampu, efek termal dari arus listrik dilakukan.
Energi konduktor diubah menjadi panas, spiral memanas dan mulai bersinar. Kerugian dari bola lampu terletak pada kehilangan energi yang besar, karena ia mulai bersinar hanya karena sebagian kecil dari energi. Bagian utama hanya memanas.
Untuk lebih memahami hal ini, diperkenalkan yang menunjukkan efisiensi operasi dan konversi menjadi listrik. Efisiensi dan efek termal arus digunakan di berbagai area, karena ada banyak perangkat yang dibuat berdasarkan prinsip ini. Sebagian besar, ini adalah perangkat pemanas, kompor listrik, boiler, dan perangkat serupa lainnya.
Perangkat perangkat pemanas
Biasanya, dalam desain semua perangkat pemanas ada spiral logam, yang fungsinya untuk memanaskan. Jika air dipanaskan, maka spiral dipasang secara terpisah, dan perangkat tersebut menyediakan keseimbangan antara energi dari jaringan dan pertukaran panas.
Para ilmuwan terus-menerus dihadapkan dengan tugas mengurangi kehilangan energi dan menemukan cara terbaik dan skema paling efisien untuk implementasinya untuk mengurangi efek termal arus. Misalnya, metode untuk meningkatkan tegangan selama waktu digunakan, karena itu kekuatan arus berkurang. Tetapi metode ini, pada saat yang sama, mengurangi keamanan pengoperasian saluran listrik.
Bidang penelitian lainnya adalah pemilihan kawat. Bagaimanapun, kehilangan panas dan indikator lainnya bergantung pada sifatnya. Selain itu, selama pengoperasian perangkat pemanas, sejumlah besar energi dilepaskan. Oleh karena itu, spiral dibuat dari bahan yang dirancang khusus untuk tujuan ini, yang mampu menahan beban tinggi.
Sekering rumah tangga
Untuk meningkatkan perlindungan dan mengamankan sirkuit listrik, digunakan sekering khusus. Bagian utama adalah kawat yang terbuat dari logam dengan titik leleh rendah. Ini berjalan di gabus porselen, memiliki ulir sekrup dan kontak di tengah. Gabus dimasukkan ke dalam kartrid yang terletak di kotak porselen.
Kawat timah adalah bagian dari rantai umum. Jika efek termal dari arus listrik meningkat tajam, penampang konduktor tidak akan tahan, dan akan mulai meleleh. Akibatnya, jaringan akan terbuka, dan tidak akan ada kelebihan arus.
Busur listrik
Busur listrik merupakan pengubah energi listrik yang cukup efisien. Ini digunakan saat mengelas struktur logam, dan juga berfungsi sebagai sumber cahaya yang kuat.
Perangkat ini didasarkan pada hal-hal berikut. Ambil dua batang karbon, sambungkan kabel dan pasang di tempat isolasi. Setelah itu, batang dihubungkan ke sumber arus, yang memberikan tegangan kecil, tetapi dirancang untuk arus besar. Hubungkan reostat. Dilarang menyalakan batu bara di jaringan kota, karena dapat menyebabkan kebakaran. Jika Anda menyentuh satu batu bara ke batu bara lainnya, Anda dapat melihat betapa panasnya batu bara itu. Lebih baik tidak melihat nyala api ini, karena berbahaya bagi mata. Busur listrik digunakan dalam tungku untuk melelehkan logam, serta dalam perangkat penerangan yang kuat seperti lampu sorot, proyektor film, dan sebagainya.
