Elektrický proud, který se pohybuje v libovolném vodiči, mu předává určitou energii, což způsobuje zahřívání vodiče. Přenos energie se provádí na úrovni molekul: v důsledku interakce proudových elektronů s ionty nebo atomy vodiče část energie zůstává u nich.
Tepelný účinek proudu vede k rychlejšímu pohybu částic vodiče. Poté jeho vnitřní energie vzroste a přemění se na teplo.
Výpočtový vzorec a jeho prvky
Tepelný účinek proudu lze potvrdit různými experimenty, kdy práce proudu přechází na energii vnitřního vodiče. Zároveň se zvyšuje to druhé. Poté jej vodič předá okolním tělesům, to znamená, že se tepelný přenos provede zahřátím vodiče.
Vzorec pro výpočet v tomto případě je následující: A=UIt.
Množství tepla lze označit Q. Potom Q=A nebo Q=UIt. S vědomím, že U=IR,ukazuje se Q=I2Rt, což bylo formulováno v Joule-Lenzově zákoně.
Zákon tepelného působení proudu - Joule-Lenzův zákon
Vodič, kudy protéká elektrický proud, byl studován mnoha vědci. Nejpozoruhodnějších výsledků však dosáhli James Joule z Anglie a Emil Khristianovich Lenz z Ruska. Oba vědci pracovali odděleně a závěry založené na výsledcích experimentů byly učiněny nezávisle na sobě.
Odvodili zákon, který vám umožňuje odhadnout teplo přijaté v důsledku působení proudu na vodič. Říkali tomu zákon Joule-Lenz.
Uvažujme v praxi tepelný účinek proudu. Vezměte si následující příklady:
- Běžná žárovka.
- Ohřívače.
- Pojistka v bytě.
- Elektrický oblouk.
Žárovka
Tepelný účinek proudu a objev zákona přispěly k rozvoji elektrotechniky a zvýšily možnosti využití elektřiny. Jak jsou výsledky výzkumu aplikovány, je vidět na příkladu obyčejné žárovky.
Je navržen tak, aby dovnitř byl vtažen závit z wolframového drátu. Tento kov je žáruvzdorný s vysokým měrným odporem. Při průchodu žárovkou dochází k tepelnému účinku elektrického proudu.
Energie vodiče se přemění na teplo, spirála se zahřeje a začne svítit. Nevýhoda žárovky spočívá ve velkých energetických ztrátách, jelikož pouze v důsledkumalá část energie, začne zářit. Hlavní část se jen zahřívá.
Abychom tomu lépe porozuměli, je zaveden faktor účinnosti, který demonstruje účinnost provozu a přeměny na elektřinu. Účinnost a tepelný účinek proudu se využívá v různých oblastech, protože existuje mnoho zařízení vyrobených na základě tohoto principu. Ve větší míře se jedná o topná zařízení, elektrická kamna, kotle a další podobná zařízení.
Zařízení topných spotřebičů
V konstrukci všech zařízení pro vytápění je obvykle kovová spirála, jejíž funkcí je ohřev. Pokud je voda ohřívána, pak je spirála instalována izolovaně a v takových zařízeních je udržována rovnováha mezi energií ze sítě a výměnou tepla.
Vědci jsou neustále vyzýváni ke snižování energetických ztrát a hledání nejlepších způsobů a nejúčinnějších schémat pro jejich implementaci, aby se snížil tepelný účinek proudu. Například se používá způsob zvýšení napětí při přenosu výkonu, čímž se sníží síla proudu. Tato metoda však zároveň snižuje bezpečnost provozu elektrického vedení.
Další oblastí výzkumu je výběr drátů. Koneckonců, tepelné ztráty a další ukazatele závisí na jejich vlastnostech. Kromě toho se při provozu topných zařízení uvolňuje velké množství energie. Proto jsou spirály vyrobeny z materiálů speciálně navržených pro tento účel, schopných odolat vysoké zátěži, materiály.
Pojistky v bytě
Speciální pojistky se používají ke zlepšení ochrany a bezpečnosti elektrických obvodů. Hlavní částí je drát z nízkotavitelného kovu. Běží v porcelánovém korku, má šroubový závit a kontakt ve středu. Korek se vkládá do kartuše umístěné v porcelánové krabičce.
Přívodní drát je součástí společného řetězu. Pokud se tepelný účinek elektrického proudu prudce zvýší, průřez vodiče nevydrží a začne se tavit. V důsledku toho se síť otevře a nedojde k aktuálnímu přetížení.
Elektrický oblouk
Elektrický oblouk je poměrně účinný měnič elektrické energie. Používá se při svařování kovových konstrukcí a slouží také jako výkonný zdroj světla.
Zařízení je založeno na následujícím. Vezměte dvě uhlíkové tyče, připojte vodiče a připevněte je do izolačních držáků. Poté jsou tyče připojeny ke zdroji proudu, který dává malé napětí, ale je určen pro velký proud. Připojte reostat. V městské síti je zakázáno zapalovat uhlí, protože to může způsobit požár. Když se dotknete jednoho uhlí druhého, uvidíte, jak jsou horké. Na tento plamen se raději nedívejte, protože škodí očím. Elektrický oblouk se používá v pecích na tavení kovů a také v tak výkonných osvětlovacích zařízeních, jako jsou reflektory, filmové projektory atd.
