נע בכל מוליך, זרם חשמלי מעביר אליו אנרגיה מסוימת, מה שגורם לחימום המוליך. העברת אנרגיה מתבצעת ברמת מולקולות: כתוצאה מאינטראקציה של אלקטרונים זרם עם יונים או אטומים של המוליך, חלק מהאנרגיה נשאר עם האחרון.
ההשפעה התרמית של הזרם מובילה לתנועה מהירה יותר של חלקיקי המוליך. אז האנרגיה הפנימית שלו גדלה והופכת לחום.
נוסחת החישוב והמרכיבים שלה
ניתן לאשר את ההשפעה התרמית של הזרם על ידי ניסויים שונים, שבהם העבודה של הזרם עוברת לאנרגיית מוליך פנימית. במקביל, האחרון עולה. ואז המוליך נותן אותו לגופים שמסביב, כלומר, העברת חום מתבצעת עם חימום של המוליך.
הנוסחה לחישוב במקרה זה היא כדלקמן: A=UIt.
ניתן לסמן את כמות החום ב-Q. ואז Q=A או Q=UIt. בידיעה ש-U=IR,מסתבר ש-Q=I2Rt, שנוסח בחוק ג'ול-לנץ.
חוק הפעולה התרמית של הזרם - חוק ג'ול-לנץ
המוליך שבו זורם הזרם החשמלי נחקר על ידי מדענים רבים. עם זאת, את התוצאות הבולטות השיגו ג'יימס ג'ול מאנגליה ואמיל כריסטיאנוביץ' לנץ מרוסיה. שני המדענים עבדו בנפרד והמסקנות המבוססות על תוצאות הניסויים נעשו ללא תלות זה בזה.
הם גזרו חוק שמאפשר להעריך את החום המתקבל כתוצאה מפעולת הזרם על מוליך. הם קראו לזה חוק ג'ול-לנץ.
בואו נשקול בפועל את ההשפעה התרמית של הזרם. קח את הדוגמאות הבאות:
- נורה רגילה.
- מחממים.
- נתיך בדירה.
- קשת חשמלית.
נורת ליבון
ההשפעה התרמית של הזרם וגילוי החוק תרמו לפיתוח הנדסת חשמל ולהגברת ההזדמנויות לשימוש בחשמל. כיצד מיושמת תוצאות המחקר ניתן לראות בדוגמה של נורת ליבון רגילה.
הוא מתוכנן בצורה כזו שנמשך פנימה חוט העשוי מחוט טונגסטן. מתכת זו היא עקשן עם התנגדות גבוהה. כאשר עוברים דרך נורה, מתבצעת ההשפעה התרמית של זרם חשמלי.
האנרגיה של המוליך הופכת לחום, הספירלה מתחממת ומתחילה לזהור. החיסרון של הנורה טמון בהפסדי האנרגיה הגדולים, שכן רק בשלחלק קטן מהאנרגיה, הוא מתחיל לזהור. החלק העיקרי פשוט מתחמם.
כדי להבין זאת טוב יותר, מוכנס מקדם יעילות, המדגים את יעילות הפעולה וההמרה לחשמל. היעילות וההשפעה התרמית של הזרם משמשים באזורים שונים, שכן ישנם מכשירים רבים שנעשו על בסיס עיקרון זה. במידה רבה יותר, מדובר במכשירי חימום, תנורים חשמליים, דוודים ומכשירים דומים אחרים.
המכשיר של מכשירי חימום
בדרך כלל, בעיצוב כל המכשירים לחימום ישנה ספירלת מתכת שתפקידה הוא חימום. אם מים מחוממים, אז הסליל מותקן בבידוד, ובמכשירים כאלה נשמר איזון בין אנרגיה מהרשת לחילופי חום.
מדענים מאותגרים כל הזמן להפחית את הפסדי האנרגיה ולמצוא את הדרכים הטובות ביותר ואת התוכניות היעילות ביותר ליישום שלהן על מנת להפחית את ההשפעה התרמית של הזרם. לדוגמה, נעשה שימוש בשיטה להגברת המתח במהלך העברת הכוח, ובכך להפחית את עוצמת הזרם. אבל שיטה זו, במקביל, מפחיתה את בטיחות הפעולה של קווי מתח.
תחום מחקר נוסף הוא בחירת חוטים. אחרי הכל, איבוד חום ואינדיקטורים אחרים תלויים במאפיינים שלהם. בנוסף, במהלך פעולת מכשירי חימום משתחררת כמות גדולה של אנרגיה. לכן, הספירלות עשויות מחומרים שתוכננו במיוחד למטרה זו, המסוגלים לעמוד בעומסים גבוהים, חומרים.
נתיכים לדירה
נתיכים מיוחדים משמשים לשיפור ההגנה והבטיחות של מעגלים חשמליים. החלק העיקרי הוא חוט עשוי מתכת הנמסה נמוכה. הוא עובר בפקק חרסינה, בעל הברגה ומגע במרכזו. הפקק מוחדר למחסנית הממוקמת בקופסת החרסינה.
חוט ההובלה הוא חלק משרשרת משותפת. אם ההשפעה התרמית של הזרם החשמלי גדלה בחדות, החתך של המוליך לא יעמוד, והוא יתחיל להמיס. כתוצאה מכך, הרשת תיפתח, ולא יקרו עומסי יתר נוכחיים.
קשת חשמלית
הקשת החשמלית היא ממיר יעיל למדי של אנרגיה חשמלית. הוא משמש בעת ריתוך מבני מתכת, ומשמש גם כמקור אור רב עוצמה.
המכשיר מבוסס על הדברים הבאים. קחו שני מוטות פחמן, חברו את החוטים והצמידו אותם למחזיקי בידוד. לאחר מכן, המוטות מחוברים למקור זרם, שנותן מתח קטן, אך מיועד לזרם גדול. חבר את הריאוסטט. אסור להדליק גחלים ברשת העירונית, שכן הדבר עלול לגרום לשריפה. אם אתה נוגע בפחם אחד באחר, אתה יכול לראות כמה הם חמים. עדיף לא להסתכל על הלהבה הזו, כי היא מזיקה לעיניים. הקשת החשמלית משמשת בתנורי התכה של מתכת, כמו גם במכשירי תאורה חזקים כמו זרקורים, מקרני סרטים וכו'.
