>>Física e Astronomia >>Física grau 9 >>Física: Efeito térmico da corrente

Quando uma corrente elétrica passa por um condutor, o condutor aquece. Este fenômeno foi descoberto em 1800 pelo cientista francês Antoine Fourcroix. Ao passar uma corrente através de uma bobina de ferro, ele conseguiu aquecê-la a uma temperatura muito alta. Após 41 anos, o físico inglês J. Joule se interessou pelo efeito térmico da corrente e, um ano depois, o cientista russo E. X. Land. Eles descobriram que:
A quantidade de calor liberada por um condutor com corrente é igual ao produto do quadrado da intensidade da corrente, a resistência do condutor e o tempo que a corrente leva para passar por ele.
Agora essa lei é chamada Lei de Joule-Lenz. Matematicamente, é expresso pela seguinte fórmula:

O aquecimento atual do condutor é devido à interação dos portadores de corrente com os átomos ou íons da substância que se aproximam. Como resultado dessa interação, a energia interna do condutor aumenta e ele aquece. O condutor aquecido fornece a energia recebida ao ambiente. Essa energia é a quantidade de calor, que é determinada pela lei de Joule-Lenz.
A lei de Joule-Lenz foi descoberta experimentalmente. Mas pode ser dada uma justificação teórica.
Quando uma corrente elétrica passa por um condutor, realiza-se trabalho, determinado pela expressão (18.2): A=IU/t. Mas U=IR. então

Se o condutor através do qual a corrente flui permanecer imóvel e nenhuma reação química ocorrer nele, todo esse trabalho irá aumentar sua energia interna. Nesse caso, a quantidade de calor liberada pelo condutor de corrente coincide com o trabalho da corrente e, portanto, é determinada pela mesma expressão.
Com uma corrente muito grande, um condutor de metal pode ficar quente e queimar (derreter). Esta ação é baseada fusíveis. Sua finalidade é desligar automaticamente o circuito elétrico quando uma corrente excede o fluxo permitido nele. O símbolo do fusível é dado na tabela 2 (ver § 9).
A Figura 46 mostra um fusível usado em equipamentos eletrônicos. Sua parte principal é um fio de metal de baixo ponto de fusão (por exemplo, chumbo), cuja espessura é projetada para uma certa corrente (0,5 A, 1 A, 2 A etc.). Se a intensidade da corrente por um motivo ou outro (por exemplo, durante um curto-circuito) exceder o valor permitido, o fio derreterá e o circuito será aberto.

A fiação em edifícios residenciais é projetada, via de regra, para 6 A ou 10 A. Os fusíveis do apartamento (plugues) usados ​​para protegê-lo são mostrados na Figura 47, a, b. No primeiro caso (ver Fig. 47, a), após a queima do fio, toda a rolha é substituída, no segundo caso (ver Fig. 47, b) apenas o seu inserto fusível.

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1. Por que o condutor pelo qual a corrente flui aquece?
2. Formule a lei de Joule-Lenz.
3. Qual é a finalidade dos fusíveis?
4. Conte-nos sobre o dispositivo e o princípio de operação dos fusíveis. Como eles são indicados nos diagramas?
5. Liste os dispositivos que você conhece que usam o efeito térmico da corrente.

S.V. Gromov, I. A. Pátria, Física, 9º ano