En moure's en qualsevol conductor, un corrent elèctric li transfereix una mica d'energia, la qual cosa fa que el conductor s'escalfi. La transferència d'energia es realitza a nivell de molècules: com a conseqüència de la interacció dels electrons actuals amb ions o àtoms del conductor, una part de l'energia queda amb aquest darrer.
L'efecte tèrmic del corrent condueix a un moviment més ràpid de les partícules del conductor. Aleshores la seva energia interna augmenta i es transforma en calor.
Fórmula de càlcul i els seus elements
L'efecte tèrmic del corrent es pot confirmar mitjançant diversos experiments, on el treball del corrent passa a l'energia conductora interna. Al mateix temps, aquest últim augmenta. Llavors el conductor el dóna als cossos circumdants, és a dir, la transferència de calor es realitza amb l'escalfament del conductor.
La fórmula per al càlcul en aquest cas és la següent: A=UIt.
La quantitat de calor es pot indicar amb Q. Aleshores Q=A o Q=UIt. Sabent que U=IR,resulta que Q=I2Rt, que es va formular a la llei de Joule-Lenz.
La llei de l'acció tèrmica del corrent - la llei de Joule-Lenz
El conductor per on circula el corrent elèctric ha estat estudiat per molts científics. Tanmateix, els resultats més notables els van aconseguir James Joule d'Anglaterra i Emil Khristianovich Lenz de Rússia. Tots dos científics van treballar per separat i les conclusions basades en els resultats dels experiments es van fer independentment l'un de l' altre.
Van derivar una llei que permet estimar la calor rebuda com a conseqüència de l'acció del corrent sobre un conductor. L'anomenaven llei de Joule-Lenz.
Considerem a la pràctica l'efecte tèrmic del corrent. Preneu els exemples següents:
- Una bombeta normal.
- Escalfadors.
- Fusible a l'apartament.
- Arc elèctric.
Bombeta incandescent
L'efecte tèrmic del corrent i el descobriment de la llei van contribuir al desenvolupament de l'enginyeria elèctrica i a augmentar les oportunitats per a l'ús de l'electricitat. Com s'apliquen els resultats de la investigació es pot veure en l'exemple d'una bombeta incandescent normal.
Està dissenyat de manera que s'estira un fil fet de filferro de tungstè per dins. Aquest metall és refractari amb alta resistivitat. En passar per una bombeta, es produeix l'efecte tèrmic d'un corrent elèctric.
L'energia del conductor es transforma en calor, l'espiral s'escalfa i comença a brillar. El desavantatge de la bombeta rau en les grans pèrdues d'energia, ja que només a causa deuna petita part de l'energia, comença a brillar. La part principal només s'escalfa.
Per tal d'entendre-ho millor, s'introdueix un factor d'eficiència, que demostra l'eficiència de funcionament i conversió en electricitat. L'eficiència i l'efecte tèrmic del corrent s'utilitzen en diferents àrees, ja que hi ha molts dispositius fets sobre la base d'aquest principi. En major mesura, es tracta d'aparells de calefacció, estufes elèctriques, calderes i altres dispositius similars.
El dispositiu dels aparells de calefacció
Normalment, en el disseny de tots els dispositius de calefacció hi ha una espiral metàl·lica, la funció de la qual és la calefacció. Si s'escalfa l'aigua, la bobina s'instal·la de manera aïllada i en aquests dispositius es manté un equilibri entre l'energia de la xarxa i l'intercanvi de calor.
Els científics tenen un repte constant per reduir les pèrdues energètiques i trobar les millors maneres i esquemes més eficients per a la seva implementació per tal de reduir l'efecte tèrmic del corrent. Per exemple, s'utilitza un mètode per augmentar la tensió durant la transmissió d'energia, reduint així la força del corrent. Però aquest mètode, alhora, redueix la seguretat del funcionament de les línies elèctriques.
Una altra àrea d'investigació és la selecció de cables. Després de tot, la pèrdua de calor i altres indicadors depenen de les seves propietats. A més, durant el funcionament dels dispositius de calefacció, s'allibera una gran quantitat d'energia. Per tant, les espirals estan fetes de materials especialment dissenyats per a aquesta finalitat, capaços de suportar altes càrregues, materials.
Fusibles d'apartaments
S'utilitzen fusibles especials per millorar la protecció i la seguretat dels circuits elèctrics. La part principal és un filferro fet de metall de baixa fusió. Corre en un suro de porcellana, té una rosca i un contacte al centre. El suro s'insereix al cartutx situat a la caixa de porcellana.
El cable de plom forma part d'una cadena comuna. Si l'efecte tèrmic del corrent elèctric augmenta bruscament, la secció transversal del conductor no resistirà i començarà a fondre's. Com a resultat d'això, la xarxa s'obrirà i no es produiran sobrecàrregues actuals.
Arc elèctric
L'arc elèctric és un convertidor d'energia elèctrica força eficient. S'utilitza per soldar estructures metàl·liques i també serveix com a font de llum potent.
El dispositiu es basa en el següent. Agafeu dues barres de carboni, connecteu els cables i fixeu-los en suports aïllants. Després d'això, les barres es connecten a una font de corrent, que proporciona una petita tensió, però està dissenyada per a un gran corrent. Connecteu el reòstat. Està prohibit encendre carbons a la xarxa de la ciutat, ja que això pot provocar un incendi. Si toqueu un carbó amb un altre, podreu veure com estan calents. És millor no mirar aquesta flama, perquè és perjudicial per als ulls. L'arc elèctric s'utilitza en forns de fosa de metalls, així com en dispositius d'il·luminació tan potents com focus, projectors de pel·lícules, etc.
