Bergerak dalam konduktor apa pun, arus listrik mentransfer sejumlah energi ke sana, yang menyebabkan konduktor memanas. Perpindahan energi dilakukan pada tingkat molekul: sebagai hasil interaksi elektron saat ini dengan ion atau atom konduktor, sebagian energi tetap ada pada yang terakhir.
Efek termal arus menyebabkan pergerakan partikel konduktor lebih cepat. Kemudian energi internalnya meningkat dan berubah menjadi panas.
Rumus perhitungan dan elemennya
Efek termal arus dapat dikonfirmasi dengan berbagai eksperimen, di mana kerja arus masuk ke energi konduktor internal. Pada saat yang sama, yang terakhir meningkat. Kemudian konduktor memberikannya ke benda sekitarnya, yaitu perpindahan panas dilakukan dengan pemanasan konduktor.
Rumus perhitungan dalam hal ini adalah sebagai berikut: A=UIt.
Jumlah kalor dapat dilambangkan dengan Q. Kemudian Q=A atau Q=UIt. Diketahui U=IR,ternyata Q=I2Rt, yang dirumuskan dalam hukum Joule-Lenz.
Hukum aksi termal arus - hukum Joule-Lenz
Konduktor tempat arus listrik mengalir telah dipelajari oleh banyak ilmuwan. Namun, hasil yang paling menonjol diraih oleh James Joule dari Inggris dan Emil Khristianovich Lenz dari Rusia. Kedua ilmuwan bekerja secara terpisah dan kesimpulan berdasarkan hasil percobaan dibuat secara independen satu sama lain.
Mereka memperoleh hukum yang memungkinkan Anda untuk memperkirakan panas yang diterima sebagai akibat dari aksi arus pada konduktor. Mereka menyebutnya hukum Joule-Lenz.
Mari kita pertimbangkan dalam praktiknya efek termal dari arus. Ambil contoh berikut:
- Sebuah bola lampu biasa.
- Pemanas.
- Fuse di apartemen.
- Busur listrik.
bohlam pijar
Efek termal arus dan penemuan hukum berkontribusi pada pengembangan teknik elektro dan peningkatan peluang untuk penggunaan listrik. Cara penerapan hasil penelitian dapat dilihat pada contoh lampu pijar biasa.
Ini dirancang sedemikian rupa sehingga benang yang terbuat dari kawat tungsten ditarik ke dalam. Logam ini tahan api dengan resistivitas tinggi. Saat melewati bola lampu, efek termal dari arus listrik dilakukan.
Energi konduktor berubah menjadi panas, spiral memanas dan mulai bersinar. Kerugian dari bola lampu terletak pada kerugian energi yang besar, karena hanya karenasebagian kecil dari energi, itu mulai bersinar. Bagian utama hanya memanas.
Untuk lebih memahami hal ini, faktor efisiensi diperkenalkan, yang menunjukkan efisiensi operasi dan konversi menjadi listrik. Efisiensi dan efek termal arus digunakan di berbagai area, karena ada banyak perangkat yang dibuat berdasarkan prinsip ini. Sebagian besar, ini adalah perangkat pemanas, kompor listrik, ketel, dan perangkat serupa lainnya.
Perangkat peralatan pemanas
Biasanya, dalam desain semua perangkat untuk pemanasan ada spiral logam, yang berfungsi untuk memanaskan. Jika air dipanaskan, maka koil dipasang secara terpisah, dan pada perangkat tersebut keseimbangan antara energi dari jaringan dan pertukaran panas dapat dipertahankan.
Ilmuwan terus-menerus ditantang untuk mengurangi kehilangan energi dan menemukan cara terbaik dan skema paling efisien untuk implementasinya guna mengurangi efek termal arus. Misalnya, metode untuk meningkatkan tegangan selama transmisi daya digunakan, sehingga mengurangi kekuatan arus. Tetapi metode ini, pada saat yang sama, mengurangi keamanan pengoperasian saluran listrik.
Area penelitian lainnya adalah pemilihan kawat. Bagaimanapun, kehilangan panas dan indikator lainnya bergantung pada sifatnya. Selain itu, selama pengoperasian perangkat pemanas, sejumlah besar energi dilepaskan. Oleh karena itu, spiral dibuat dari bahan yang dirancang khusus untuk tujuan ini, mampu menahan beban tinggi, bahan.
Apartemen sekering
Sekring khusus digunakan untuk meningkatkan perlindungan dan keamanan sirkuit listrik. Bagian utama adalah kawat yang terbuat dari logam dengan titik leleh rendah. Ini berjalan di gabus porselen, memiliki ulir sekrup dan kontak di tengah. Gabus dimasukkan ke dalam kartrid yang terletak di kotak porselen.
Kabel timah adalah bagian dari rantai umum. Jika efek termal dari arus listrik meningkat tajam, penampang konduktor tidak akan tahan, dan akan mulai meleleh. Akibatnya, jaringan akan terbuka, dan arus berlebih tidak akan terjadi.
Busur listrik
Busur listrik merupakan pengubah energi listrik yang cukup efisien. Ini digunakan saat mengelas struktur logam, dan juga berfungsi sebagai sumber cahaya yang kuat.
Perangkat ini didasarkan pada berikut ini. Ambil dua batang karbon, sambungkan kabel dan pasang di tempat isolasi. Setelah itu, batang dihubungkan ke sumber arus, yang memberikan tegangan kecil, tetapi dirancang untuk arus besar. Hubungkan reostat. Dilarang menyalakan batu bara di jaringan kota, karena dapat menyebabkan kebakaran. Jika Anda menyentuh satu batu bara ke batu bara lainnya, Anda dapat melihat betapa panasnya batu bara itu. Lebih baik tidak melihat nyala api ini, karena berbahaya bagi mata. Busur listrik digunakan dalam tungku peleburan logam, serta pada perangkat penerangan yang kuat seperti lampu sorot, proyektor film, dll.
