En se déplaçant dans n'importe quel conducteur, un courant électrique lui transfère de l'énergie, ce qui provoque l'échauffement du conducteur. Le transfert d'énergie s'effectue au niveau des molécules: du fait de l'interaction des électrons actuels avec des ions ou des atomes du conducteur, une partie de l'énergie reste avec ce dernier.
L'effet thermique du courant entraîne un mouvement plus rapide des particules du conducteur. Ensuite, son énergie interne augmente et se transforme en chaleur.
Formule de calcul et ses éléments
L'effet thermique du courant peut être confirmé par diverses expériences, où le travail du courant passe dans l'énergie du conducteur interne. Dans le même temps, ce dernier augmente. Ensuite, le conducteur le transmet aux corps environnants, c'est-à-dire que le transfert de chaleur s'effectue avec chauffage du conducteur.
La formule de calcul dans ce cas est la suivante: A=UIt.
La quantité de chaleur peut être désignée par Q. Alors Q=A ou Q=UIt. Sachant que U=IR,il s'avère que Q=I2Rt, qui a été formulé dans la loi de Joule-Lenz.
La loi de l'action thermique du courant - la loi Joule-Lenz
Le conducteur où circule le courant électrique a été étudié par de nombreux scientifiques. Cependant, les résultats les plus notables ont été obtenus par James Joule d'Angleterre et Emil Khristianovich Lenz de Russie. Les deux scientifiques ont travaillé séparément et les conclusions basées sur les résultats des expériences ont été tirées indépendamment l'une de l'autre.
Ils ont dérivé une loi qui vous permet d'estimer la chaleur reçue à la suite de l'action du courant sur un conducteur. Ils l'ont appelée la loi Joule-Lenz.
Considérons en pratique l'effet thermique du courant. Prenons les exemples suivants:
- Une ampoule ordinaire.
- Réchauffeurs.
- Fusible dans l'appartement.
- Arc électrique.
Ampoule à incandescence
L'effet thermique du courant et la découverte de la loi ont contribué au développement de l'électrotechnique et à l'augmentation des possibilités d'utilisation de l'électricité. La façon dont les résultats de la recherche sont appliqués peut être vue dans l'exemple d'une ampoule à incandescence ordinaire.
Il est conçu de manière à ce qu'un fil en fil de tungstène soit tiré à l'intérieur. Ce métal est réfractaire à haute résistivité. Lors du passage à travers une ampoule, l'effet thermique d'un courant électrique est réalisé.
L'énergie du conducteur se transforme en chaleur, la spirale se réchauffe et commence à briller. L'inconvénient de l'ampoule réside dans les grandes pertes d'énergie, car uniquement en raison deune petite partie de l'énergie, il commence à briller. La partie principale chauffe juste.
Afin de mieux comprendre cela, un facteur d'efficacité est introduit, qui démontre l'efficacité du fonctionnement et de la conversion en électricité. L'efficacité et l'effet thermique du courant sont utilisés dans différents domaines, car il existe de nombreux appareils fabriqués sur la base de ce principe. Dans une plus large mesure, il s'agit d'appareils de chauffage, de cuisinières électriques, de chaudières et d'autres appareils similaires.
L'appareil des appareils de chauffage
Habituellement, dans la conception de tous les appareils de chauffage, il y a une spirale métallique dont la fonction est de chauffer. Si l'eau est chauffée, le serpentin est installé de manière isolée et, dans de tels appareils, un équilibre est maintenu entre l'énergie du réseau et l'échange de chaleur.
Les scientifiques sont constamment mis au défi de réduire les pertes d'énergie et de trouver les meilleurs moyens et les schémas les plus efficaces pour leur mise en œuvre afin de réduire l'effet thermique du courant. Par exemple, une méthode d'augmentation de la tension pendant la transmission de puissance est utilisée, réduisant ainsi l'intensité du courant. Mais cette méthode, en même temps, réduit la sécurité du fonctionnement des lignes électriques.
Un autre domaine de recherche est la sélection des fils. Après tout, la perte de chaleur et d'autres indicateurs dépendent de leurs propriétés. De plus, lors du fonctionnement des appareils de chauffage, une grande quantité d'énergie est libérée. Par conséquent, les spirales sont fabriquées à partir de matériaux spécialement conçus à cet effet, capables de supporter des charges élevées, des matériaux.
Fusibles appartement
Des fusibles spéciaux sont utilisés pour améliorer la protection et la sécurité des circuits électriques. La partie principale est un fil en métal à bas point de fusion. Il coule dans un bouchon en porcelaine, possède un pas de vis et un contact au centre. Le bouchon est inséré dans la cartouche située dans la boîte en porcelaine.
Le fil conducteur fait partie d'une chaîne commune. Si l'effet thermique du courant électrique augmente fortement, la section transversale du conducteur ne résistera pas et il commencera à fondre. En conséquence, le réseau s'ouvrira et les surcharges de courant ne se produiront pas.
Arc électrique
L'arc électrique est un convertisseur d'énergie électrique assez efficace. Il est utilisé lors du soudage de structures métalliques et sert également de source lumineuse puissante.
L'appareil est basé sur ce qui suit. Prenez deux tiges de carbone, connectez les fils et fixez-les dans des supports isolants. Après cela, les tiges sont connectées à une source de courant, qui donne une petite tension, mais est conçue pour un courant important. Connectez le rhéostat. Il est interdit d'allumer du charbon dans le réseau de la ville, car cela peut provoquer un incendie. Si vous touchez un charbon à un autre, vous pouvez voir à quel point ils sont chauds. Il vaut mieux ne pas regarder cette flamme, car elle est nocive pour les yeux. L'arc électrique est utilisé dans les fours de fusion des métaux, ainsi que dans des dispositifs d'éclairage aussi puissants que les projecteurs, les projecteurs de cinéma, etc.
