Elektrický prúd, ktorý sa pohybuje v akomkoľvek vodiči, mu prenáša určitú energiu, vďaka čomu sa vodič zahrieva. Prenos energie sa uskutočňuje na úrovni molekúl: v dôsledku interakcie súčasných elektrónov s iónmi alebo atómami vodiča zostáva časť energie s nimi.
Tepelný účinok prúdu vedie k rýchlejšiemu pohybu častíc vodiča. Potom sa zvyšuje a premieňa na teplo.
Výpočtový vzorec a jeho prvky
Tepelný účinok prúdu možno potvrdiť rôznymi experimentmi, kde sa práca prúdu premieňa na energiu vnútorného vodiča. Zároveň sa zvyšuje to druhé. Potom ho vodič dáva okolitým telesám, to znamená, že prenos tepla sa uskutočňuje zahrievaním vodiča.
Vzorec na výpočet je v tomto prípade nasledovný: A=U*I*t.
Množstvo tepla môže byť označené Q. Potom Q=A alebo Q=U*I*t. Keď vieme, že U=IR, ukáže sa Q=I*R*t, čo bolo formulované v Joule-Lenzovom zákone.
Zákon tepelného pôsobenia prúdu je Joule-Lenzov zákon
Vodič, v ktorom toky, študovali mnohí vedci. Najpozoruhodnejšie výsledky však dosiahli z Anglicka a Emil Khristianovič Lenz z Ruska. Obaja vedci pracovali oddelene a závery založené na výsledkoch experimentov boli urobené nezávisle od seba.
Odvodili zákon, ktorý umožňuje odhadnúť teplo získané v dôsledku pôsobenia prúdu na vodič. Nazýva sa to Joule-Lenzov zákon.
Zvážte v praxi tepelný účinok prúdu. Zoberme si nasledujúce príklady:
- Obyčajná žiarovka.
- Vykurovacie zariadenia.
- poistka v byte.
- Elektrický oblúk.
Žiarovka
Tepelný účinok prúdu a objavenie zákona prispeli k rozvoju elektrotechniky a zvýšeniu možností využitia elektriny. Ako sa výsledky výskumu aplikujú, je možné vidieť na príklade klasickej žiarovky.
Je navrhnutý tak, že dovnútra je vtiahnutý závit vyrobený z volfrámového drôtu. Tento kov je žiaruvzdorný s vysokým odporom. Pri prechode cez žiarovku sa uskutočňuje tepelný účinok elektrického prúdu.
Energia vodiča sa premení na teplo, špirála sa zahreje a začne žiariť. Nevýhoda žiarovky spočíva vo veľkých energetických stratách, keďže začne svietiť len malou časťou energie. Hlavná časť sa len zahrieva.
Pre lepšie pochopenie je predstavený, ktorý demonštruje efektivitu prevádzky a premenu na elektrickú energiu. Účinnosť a tepelný účinok prúdu sa používajú v rôznych oblastiach, pretože existuje veľa zariadení vyrobených na základe tohto princípu. Vo väčšej miere ide o vykurovacie zariadenia, elektrické sporáky, kotly a iné podobné zariadenia.
Zariadenie vykurovacích zariadení
Zvyčajne je v dizajne všetkých vykurovacích zariadení kovová špirála, ktorej funkciou je vykurovanie. Ak sa voda ohrieva, potom je špirála inštalovaná izolovane a takéto zariadenia zabezpečujú rovnováhu medzi energiou zo siete a výmenou tepla.
Vedci sa neustále stretávajú s úlohou znižovať energetické straty a hľadať najlepšie spôsoby a najefektívnejšie schémy ich realizácie s cieľom znížiť tepelný efekt prúdu. Napríklad sa používa metóda zvyšovania napätia v priebehu času, čím sa znižuje prúdová sila. Táto metóda však zároveň znižuje bezpečnosť prevádzky elektrického vedenia.
Ďalšou oblasťou výskumu je výber drôtov. Koniec koncov, tepelné straty a ďalšie ukazovatele závisia od ich vlastností. Okrem toho sa počas prevádzky vykurovacích zariadení uvoľňuje veľké množstvo energie. Preto sa špirály vyrábajú z materiálov špeciálne navrhnutých na tento účel, schopných odolávať vysokej záťaži.
Poistky pre domácnosť
Na zlepšenie ochrany a zabezpečenia elektrických obvodov sa používajú špeciálne poistky. Hlavnou časťou je drôt vyrobený z kovu s nízkou teplotou topenia. Beží v porcelánovom korku, má skrutkový závit a kontakt v strede. Korok je vložený do kartuše umiestnenej v porcelánovej krabičke.
Olovený drôt je súčasťou spoločnej reťaze. Ak sa tepelný účinok elektrického prúdu prudko zvýši, prierez vodiča nevydrží a začne sa topiť. V dôsledku toho sa sieť otvorí a nedôjde k preťaženiu prúdu.
Elektrický oblúk
Elektrický oblúk je pomerne účinný menič elektrickej energie. Používa sa pri zváraní kovových konštrukcií a slúži aj ako výkonný zdroj svetla.
Zariadenie je založené na nasledujúcom. Vezmite dve uhlíkové tyče, pripojte drôty a pripevnite ich do izolačných držiakov. Potom sú tyče pripojené k zdroju prúdu, ktorý dáva malé napätie, ale je určený pre veľký prúd. Pripojte reostat. V mestskej sieti je zakázané zapínať uhlie, pretože to môže spôsobiť požiar. Ak sa dotknete jedného uhlia druhého, uvidíte, aké sú horúce. Na tento plameň je lepšie sa nepozerať, pretože je škodlivý pre oči. Elektrický oblúk sa používa v peciach na tavenie kovov, ako aj v takých výkonných osvetľovacích zariadeniach, ako sú reflektory, filmové projektory atď.
