>>Fizika un astronomija >>Fizikas 9. klase >>Fizika: strāvas termiskais efekts

Kad elektriskā strāva iet caur vadītāju, vadītājs uzsilst. Šo fenomenu 1800. gadā atklāja franču zinātnieks Antuāns Furruā. Izlaižot strāvu caur dzelzs spoli, viņam izdevās to uzsildīt līdz ļoti augstai temperatūrai. Pēc 41 gada par straumes termisko efektu sāka interesēties angļu fiziķis J. Džouls, bet gadu vēlāk krievu zinātnieks E. X. Lands. Viņi atklāja, ka:
Siltuma daudzums, ko vadītājs izdala ar strāvu, ir vienāds ar strāvas stipruma, vadītāja pretestības un laika, kas nepieciešams, lai strāva iziet cauri, kvadrāta reizinājumu.
Tagad šo likumu sauc Džoula-Lenca likums. Matemātiski to izsaka ar šādu formulu:

Vadītāja strāvas sildīšana ir saistīta ar strāvas nesēju mijiedarbību ar pretimnākošajiem vielas atomiem vai joniem. Šīs mijiedarbības rezultātā palielinās vadītāja iekšējā enerģija un tas uzsilst. Apsildāmais vadītājs nodod saņemto enerģiju videi. Šī enerģija ir siltuma daudzums, ko nosaka Džoula-Lenca likums.
Džoula-Lenca likums tika atklāts eksperimentāli. Bet tam var dot teorētisku pamatojumu.
Kad elektriskā strāva iet caur vadītāju, tiek veikts darbs, ko nosaka izteiksme (18.2): A=IU/t. Bet U=IR. Tāpēc

Ja vadītājs, pa kuru plūst strāva, paliek nekustīgs un tajā nenotiek ķīmiskas reakcijas, tad viss šis darbs iet uz tā iekšējās enerģijas palielināšanu. Šajā gadījumā siltuma daudzums, ko izdala strāvu nesošais vadītājs, sakrīt ar strāvas darbību, un tāpēc to nosaka tā pati izteiksme.
Pie ļoti lielas strāvas metāla vadītājs var sakarst un izdegt (izkausēt). Šī darbība ir balstīta drošinātāji. To mērķis ir automātiski izslēgt elektrisko ķēdi, kad strāva pārsniedz tajā pieļaujamo plūsmu. Drošinātāja simbols ir norādīts 2. tabulā (sk. § 9).
46. ​​attēlā parādīts drošinātājs, ko izmanto elektroniskajās iekārtās. Tās galvenā daļa ir zemu kūstoša metāla stieple (piemēram, svins), kuras biezums ir paredzēts noteiktai strāvai (0,5 A, 1 A, 2 A utt.). Ja strāvas stiprums viena vai otra iemesla dēļ (piemēram, īssavienojuma laikā) pārsniedz pieļaujamo vērtību, vads izkusīs un ķēde būs atvērta.

Dzīvojamo ēku elektroinstalācija parasti ir paredzēta 6 A vai 10 A. Dzīvokļa drošinātāji (kontaktdakšas), ko izmanto tā aizsardzībai, ir parādīti 47. attēlā, a, b. Pirmajā gadījumā (sk. 47. att., a) pēc vītnes izdegšanas tiek nomainīts viss korķis, otrajā gadījumā (sk. 47. att., b) tikai tā kausējamais ieliktnis.

???
1. Kāpēc uzsilst vadītājs, pa kuru plūst strāva?
2. Formulējiet Džoula-Lenca likumu.
3. Kāds ir drošinātāju mērķis?
4. Pastāstiet par ierīci un drošinātāju darbības principu. Kā tie ir norādīti diagrammās?
5. Uzskaitiet zināmās ierīces, kas izmanto strāvas termisko efektu.

S.V. Gromovs, I.A. Dzimtene, fizika 9. klase