Daya termal arus listrik dan aplikasi praktisnya

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 05:30

Alasan memanaskan konduktor terletak pada kenyataan bahwa energi elektron yang bergerak di dalamnya (dengan kata lain, energi arus) selama tumbukan berurutan partikel dengan ion dari kisi molekul logam elemen diubah menjadi energi jenis hangat, atau Q, sehingga konsep "tenaga panas" terbentuk "".

Kerja arus diukur menggunakan sistem internasional satuan SI, menerapkan joule (J) padanya, kekuatan arus didefinisikan sebagai "watt" (W). Menyimpang dari sistem dalam praktiknya, mereka juga dapat menggunakan unit di luar sistem yang mengukur kerja arus. Diantaranya adalah watt-hour (W×h), kilowatt-hour (disingkat kW×h). Misalnya, 1 Wh berarti kerja arus dengan daya spesifik 1 watt dan durasi waktu satu jam.

Jika elektron bergerak sepanjang konduktor tetap yang terbuat dari logam, dalam hal ini, semua kerja yang berguna dari arus yang dihasilkan didistribusikan untuk memanaskan struktur logam, dan, berdasarkan ketentuan hukum kekekalan energi, ini dapat dijelaskan dengan rumus Q=A=IUt=I 2^Rt=(U2^{/R)t. Rasio seperti itu secara akurat mengungkapkan hukum Joule-Lenz yang terkenal. Secara historis, pertama kali ditentukan secara empiris oleh seorang ilmuwanD. Joule di pertengahan abad ke-19, dan pada saat yang sama terlepas darinya oleh ilmuwan lain - E. Lenz. Tenaga termal telah menemukan aplikasi praktis dalam desain teknis sejak penemuan pada tahun 1873 oleh insinyur Rusia A. Ladygin dari lampu pijar biasa.}

Daya termal arus digunakan di sejumlah peralatan listrik dan instalasi industri, yaitu, dalam alat ukur termal, kompor listrik jenis pemanas, pengelasan listrik dan peralatan inventaris, peralatan rumah tangga pada efek pemanasan listrik adalah sangat umum - ketel, setrika solder, ketel, setrika.

Menemukan efek termal dalam industri makanan. Dengan pangsa penggunaan yang tinggi, kemungkinan pemanasan elektrokontak digunakan, yang menjamin daya termal. Ini disebabkan oleh fakta bahwa arus dan daya termalnya, yang memengaruhi produk makanan, yang memiliki tingkat ketahanan tertentu, menyebabkan pemanasan yang seragam di dalamnya. Kita dapat memberikan contoh bagaimana sosis diproduksi: melalui dispenser khusus, daging cincang memasuki cetakan logam, yang dindingnya secara bersamaan berfungsi sebagai elektroda. Di sini, keseragaman pemanasan yang konstan dipastikan di seluruh area dan volume produk, suhu yang disetel dipertahankan, nilai biologis optimal produk makanan dipertahankan, bersama dengan faktor-faktor ini, durasi kerja teknologi dan konsumsi energi tetap terkecil.

panas spesifikdaya arus listrik (ω), dengan kata lain jumlah kalor yang dilepaskan per satuan volume untuk satuan waktu tertentu, dihitung sebagai berikut. Volume silinder dasar dari sebuah konduktor (dV), dengan penampang konduktor dS, panjang dl sejajar dengan arah arus, dan hambatan membentuk persamaan R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Menurut definisi hukum Joule-Lenz, untuk waktu yang ditentukan (dt) dalam volume yang kita ambil, tingkat panas sama dengan dQ=I²Rdt=p(dl/dS)(jdS)²dt=pj²dVdt. Dalam kasus ini,=(dQ)/(dVdt)=pj² dan, dengan menerapkan hukum Ohm di sini untuk menentukan rapat arus j=γE dan rasio p=1/γ, kita segera dapatkan ekspresi ω=jE=E^2. Ini memberikan konsep hukum Joule-Lenz dalam bentuk diferensial.