>>Fizica si Astronomie >>Fizica clasa 9 >>Fizica: Efectul termic al curentului

Când un curent electric trece printr-un conductor, conductorul se încălzește. Acest fenomen a fost descoperit în 1800 de omul de știință francez Antoine Fourcroix. Trecând un curent printr-o bobină de fier, a reușit să o încălzească până la o temperatură foarte ridicată. După 41 de ani, fizicianul englez J. Joule a devenit interesat de efectul termic al curentului, iar un an mai târziu savantul rus E. X. Land. Ei au descoperit că:
Cantitatea de căldură degajată de un conductor cu curent este egală cu produsul dintre pătratul puterii curentului, rezistența conductorului și timpul necesar curentului pentru a trece prin acesta.
Acum această lege se numește Legea Joule-Lenz. Din punct de vedere matematic, se exprimă prin următoarea formulă:

Încălzirea curentă a conductorului se datorează interacțiunii purtătorilor de curent cu atomii sau ionii substanței care se apropie. Ca urmare a acestei interacțiuni, energia internă a conductorului crește și se încălzește. Conductorul încălzit oferă energiei primite mediului. Această energie este cantitatea de căldură, care este determinată de legea Joule-Lenz.
Legea Joule-Lenz a fost descoperită experimental. Dar i se poate da o justificare teoretică.
Când un curent electric trece printr-un conductor, se lucrează, determinat de expresia (18.2): A=IU/t. Dar U=IR. Asa de

Dacă conductorul prin care curge curentul rămâne nemișcat și nu au loc reacții chimice în el, atunci toată această muncă duce la creșterea energiei sale interne. În acest caz, cantitatea de căldură eliberată de conductorul purtător de curent coincide cu lucrul curentului și, prin urmare, este determinată de aceeași expresie.
Cu un curent foarte mare, un conductor metalic poate deveni fierbinte și se poate arde (se poate topi). Această acțiune se bazează sigurante. Scopul lor este de a opri automat circuitul electric atunci când un curent depășește debitul admisibil în acesta. Simbolul siguranței este dat în tabelul 2 (vezi § 9).
Figura 46 prezintă o siguranță utilizată în echipamentele electronice. Partea sa principală este un fir metalic cu topire scăzută (de exemplu, plumb), a cărui grosime este proiectată pentru un anumit curent (0,5 A, 1 A, 2 A etc.). Dacă puterea curentului dintr-un motiv sau altul (de exemplu, în timpul unui scurtcircuit) depășește valoarea admisă, firul se va topi și circuitul va fi deschis.

Cablajul în clădirile rezidențiale este proiectat, de regulă, pentru 6 A sau 10 A. Siguranțele (prizele) de apartament utilizate pentru a-l proteja sunt prezentate în Figura 47, a, b. În primul caz (vezi Fig. 47, a), după arderea firului, se înlocuiește întreaga plută, în al doilea caz (vezi Fig. 47, b) doar insertul fuzibil al acestuia.

???
1. De ce se încălzește conductorul prin care trece curentul?
2. Formulați legea Joule-Lenz.
3. Care este scopul siguranțelor?
4. Spuneți-ne despre dispozitiv și despre principiul de funcționare al siguranțelor. Cum sunt indicate pe diagrame?
5. Enumerați dispozitivele pe care le cunoașteți care utilizează efectul termic al curentului.

S.V. Gromov, I.A. Patria, Fizica clasa a 9-a