Топлинно действие на течението: Законът на Джаул-Ленц, примери

Придвижвайки се във всеки проводник, електрическият ток прехвърля към него малко енергия, поради това, което проводникът се нагрява. Трансферът на енергия се извършва на нивото на молекулите: в резултат на взаимодействието на настоящите електрони с йони или атоми на проводник, част от енергията остава в последната.

Топлинното действие на тока води до по-бързо движение на частиците на проводника. Тогава него вътрешна енергия се увеличава и се превръща в термичен.

Формулата за изчисление и нейните елементи

Топлинното действие на тока може да бъде потвърдено чрез различни експерименти, при които работата на тока се трансформира в вътрешна проводима енергия. Последното се увеличава. Тогава проводникът го дава на околните тела, тоест, топлопредаването става с нагряването на проводника.

Формулата за изчисляване в този случай е, както следва: A = U * I * t.

Количеството топлина може да се обозначи с Q. Тогава Q = A или Q = U * I * t. Знаейки, че U = IR, получаваме Q = I * R * t, който е формулиран в Закона за джале-Ленц.

Законът за топлинното действие на ток - закона на Джоул Ленц

Диригент, където тече електрически ток, много учени са учили. Най-забележителните резултати обаче са постигнати Джеймс Джаул от Англия и Емилия Христианович Ленс от Русия. И двамата учени са работили отделно и са извличали резултатите от експериментите независимо един от друг.

Те произведоха закон, който ни позволява да оценим получената топлина в резултат на действието на тока върху проводника. Нарича се законът на Джаул Ленц.

Да разгледаме на практика топлинното действие на ток. Да вземем следните примери:

1. Обичайната крушка.
2. Отоплителни уреди.
3. Предпазител в апартамента.
4. Електрическата дъга.

Лампа с нажежаема жичка

Термичното действие на тока и откриването на закона допринесоха за развитието на електротехниката и увеличаването на възможностите за използване на електроенергия. Начинът, по който се прилагат резултатите от изследванията, може да бъде разгледан чрез примера на обикновена крушка с нажежаема жичка.

Тя е разположена по такъв начин, че нишка, изработена от волфрамова жица, е издърпана вътре. Този метал е огнеупорен с висока специфична устойчивост. При преминаването през крушката се осъществява топлинният ефект на електрическия ток.

Енергията на проводника се трансформира в термична, спиралата се загрява и започва да свети. Липсата на електрическа крушка се състои в големи загуби на енергия, тъй като само за сметка на малка част от енергията тя започва да свети. Основната част само се нагрява.

За да разберем по-добре това, ние ви представяме коефициент на ефективност, което показва ефективността на работата и превръщането в електричество. Ефективността и топлинното действие на тока се използват в различни области, тъй като има много устройства, произведени на базата на този принцип. В по-голяма степен това са отоплителни уреди, електрически готварски печки, котли и други подобни устройства.

Устройството за отоплителни уреди

Обикновено при проектирането на всички уреди за отопление има метална спирала, чиято функция включва отопление. Ако се нагрее вода, спиралата се инсталира по изолиран начин и при такива устройства се предвижда балансът между енергията от мрежата и топлообмена да се запази.

Учените постоянно се сблъскват със задачата да намалят енергийните загуби и да намерят най-добрите начини и най-ефективните схеми за тяхното прилагане, за да се намали топлинният ефект на тока. Използвайте например метод за увеличаване на напрежението по време на работа трансфер на енергия, така че токът е намален. Но такъв метод в същото време намалява сигурността на работата на електрическите линии.

Друга посока на изследване е изборът на кабели. В крайна сметка загубите на топлина и други показатели зависят от техните свойства. Освен това, по време на работата на отоплителните уреди се получава голямо освобождаване на енергия. Поради това спиралите са изработени от материали, специално предназначени за тези цели, способни да издържат на големи натоварвания.

Апартамент предпазители

За подобряване на защитата и защитените електрически вериги се използват специални предпазители. В ролята на основната част е проводник от ниско топене на метал. Той преминава в корк от порцелан, има винтова резба и контакт в центъра. Щепселът се поставя в патрон, разположен в порцеланова кутия.

Водещият проводник е част от цялата верига. Ако топлинният ефект от електрическия ток се увеличи рязко, напречното сечение на проводника няма да оцелее и то ще започне да се стопява. В резултат мрежата ще се отвори и няма да има претоварване.

Електрическа дъга

Електрическата дъга е доста ефективен конвертор на електрическа енергия. Използва се за заваряване на метални конструкции и също така служи като мощен източник на светлина.

Основата на устройството е, както следва. Вземете две въглеродни пръчки, свържете проводниците и ги прикрепете към изолационните държачи. След това прътите се свързват към източник на ток, който дава малко напрежение, но е проектиран за висока токова сила. Свържете реостата. Въглищата в градската мрежа са забранени, тъй като това може да предизвика пожар. Ако докоснеш едната въглен на друга, ще видиш колко ще гори. По-добре да не гледаме на този пламък, защото това е вредно за зрението. Електрическата дъга се използва в пещи за топене на метал, както и в такива мощни осветителни устройства като прожектори, филмови проектори и т.н.