Pārvietojoties jebkurā vadītājā, elektriskā strāva nodod tam daļu enerģijas, kā rezultātā vadītājs uzsilst. Enerģijas pārnešana notiek molekulu līmenī: strāvas elektronu mijiedarbības rezultātā ar vadītāja joniem vai atomiem daļa enerģijas paliek pēdējam.
Strāvas termiskais efekts izraisa ātrāku vadītāja daļiņu kustību. Tad tas palielinās un pārvēršas siltumā.
Aprēķina formula un tās elementi
Strāvas termisko efektu var apstiprināt ar dažādiem eksperimentiem, kur strāvas darbs tiek pārvērsts iekšējā vadītāja enerģijā. Tajā pašā laikā pēdējais palielinās. Tad vadītājs to nodod apkārtējiem ķermeņiem, tas ir, siltuma pārnese tiek veikta ar vadītāja karsēšanu.
Aprēķinu formula šajā gadījumā ir šāda: A=U*I*t.
Siltuma daudzumu var apzīmēt ar Q. Tad Q=A vai Q=U*I*t. Zinot, ka U=IR, sanāk Q=I*R*t, kas tika formulēts Džoula-Lenca likumā.
Strāvas termiskās iedarbības likums ir Džoula-Lenca likums
Diriģents, kurā plūsmas ir pētījuši daudzi zinātnieki. Tomēr visievērojamākie rezultāti tika sasniegti no Anglijas un Emīla Krištianoviča Lenca no Krievijas. Abi zinātnieki strādāja atsevišķi, un secinājumi, pamatojoties uz eksperimentu rezultātiem, tika izdarīti neatkarīgi viens no otra.
Viņi atvasināja likumu, kas ļauj novērtēt siltumu, kas iegūts strāvas iedarbības rezultātā uz vadītāju. To sauc par Džoula-Lenca likumu.
Apsveriet praksē strāvas termisko efektu. Ņemsim šādus piemērus:
- Parasta spuldze.
- Apkures ierīces.
- drošinātājs dzīvoklī.
- Elektriskā loka.
Kvēlspuldze
Strāvas termiskais efekts un likuma atklāšana veicināja elektrotehnikas attīstību un elektroenerģijas izmantošanas iespēju pieaugumu. Kā tiek pielietoti pētījuma rezultāti, var redzēt parastās kvēlspuldzes piemērā.
Tas ir veidots tā, ka iekšpusē tiek ievilkts vītne, kas izgatavota no volframa stieples. Šis metāls ir ugunsizturīgs ar augstu pretestību. Izejot cauri spuldzei, tiek veikts elektriskās strāvas termiskais efekts.
Vadītāja enerģija tiek pārveidota siltumā, spirāle uzsilst un sāk spīdēt. Spuldzes trūkums ir lielie enerģijas zudumi, jo tā sāk spīdēt tikai nelielas enerģijas daļas dēļ. Galvenā daļa vienkārši uzsilst.
Lai to labāk izprastu, tiek ieviests tas, kas parāda darbības efektivitāti un pārveidošanu elektroenerģijā. Strāvas efektivitāte un termiskais efekts tiek izmantots dažādās jomās, jo ir daudz ierīču, kas izgatavotas, pamatojoties uz šo principu. Lielākoties tās ir apkures ierīces, elektriskās plītis, katli un citas līdzīgas ierīces.
Sildīšanas ierīču ierīce
Parasti visu apkures ierīču konstrukcijā ir metāla spirāle, kuras funkcija ir apkure. Ja ūdens tiek uzkarsēts, tad spirāle tiek uzstādīta izolēti, un šādas ierīces nodrošina līdzsvaru starp enerģiju no tīkla un siltuma apmaiņu.
Zinātnieki pastāvīgi saskaras ar uzdevumu samazināt enerģijas zudumus un atrast labākos veidus un efektīvākās shēmas to īstenošanai, lai samazinātu strāvas termisko efektu. Piemēram, tiek izmantota sprieguma palielināšanas metode laikā, kuras dēļ strāvas stiprums tiek samazināts. Bet šī metode vienlaikus samazina elektropārvades līniju darbības drošību.
Vēl viena pētniecības joma ir vadu izvēle. Galu galā siltuma zudumi un citi rādītāji ir atkarīgi no to īpašībām. Turklāt apkures ierīču darbības laikā tiek atbrīvots liels enerģijas daudzums. Tāpēc spirāles tiek izgatavotas no īpaši šim nolūkam paredzētiem materiāliem, kas spēj izturēt lielas slodzes.
Sadzīves drošinātāji
Lai uzlabotu aizsardzību un nodrošinātu elektrisko ķēžu drošību, tiek izmantoti īpaši drošinātāji. Galvenā daļa ir stieple, kas izgatavota no zemas kušanas metāla. Tas darbojas porcelāna korķī, tam ir skrūves vītne un kontakts centrā. Korķis tiek ievietots kārtridžā, kas atrodas porcelāna kastē.
Svina stieple ir daļa no kopīgas ķēdes. Ja elektriskās strāvas termiskais efekts strauji palielinās, vadītāja šķērsgriezums neizturēs, un tas sāks kust. Tā rezultātā tīkls tiks atvērts, un nebūs strāvas pārslodzes.
Elektriskā loka
Elektriskā loka ir diezgan efektīvs elektriskās enerģijas pārveidotājs. To izmanto, metinot metāla konstrukcijas, kā arī kalpo kā spēcīgs gaismas avots.
Ierīce ir balstīta uz sekojošo. Paņemiet divus oglekļa stieņus, savienojiet vadus un pievienojiet tos izolācijas turētājos. Pēc tam stieņus pieslēdz pie strāvas avota, kas dod nelielu spriegumu, bet ir paredzēts lielai strāvai. Pievienojiet reostatu. Pilsētas tīklā ir aizliegts ieslēgt ogles, jo tas var izraisīt ugunsgrēku. Pieskaroties vienai oglei otrai, var redzēt, cik karstas tās ir. Uz šo liesmu labāk neskatīties, jo tā ir kaitīga acīm. Elektrisko loku izmanto metāla kausēšanas krāsnīs, kā arī tādās jaudīgās apgaismes ierīcēs kā prožektori, kinoprojektori utt.
