Potência térmica da corrente elétrica e sua aplicação prática

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 05:39

A razão para aquecer o condutor reside no fato de que a energia dos elétrons que se movem nele (em outras palavras, a energia da corrente) durante a colisão sequencial de partículas com íons da rede molecular de um metal elemento é convertido em um tipo de energia quente, ou Q, então o conceito de "energia térmica" é formado "".

O trabalho da corrente é medido usando o sistema internacional de unidades SI, aplicando-lhe joules (J), a potência da corrente é definida como "watt" (W). Desviando-se do sistema na prática, eles também podem usar unidades fora do sistema que medem o trabalho da corrente. Entre eles estão o watt-hora (W × h), quilowatt-hora (abreviado kW × h). Por exemplo, 1 Wh significa o trabalho de uma corrente com potência específica de 1 watt e duração de uma hora.

Se os elétrons se movem ao longo de um condutor fixo feito de metal, neste caso, todo o trabalho útil da corrente gerada é distribuído para aquecer a estrutura metálica e, com base nas disposições da lei da conservação da energia, isso pode ser descrito pela fórmula Q=A=IUt=I 2^Rt=(U2^{/R)t. Tais razões expressam com precisão a conhecida lei de Joule-Lenz. Historicamente, foi determinado pela primeira vez empiricamente por um cientistaD. Joule em meados do século 19, e ao mesmo tempo independentemente dele por outro cientista - E. Lenz. A energia térmica encontrou aplicação prática no design técnico desde a invenção em 1873 pelo engenheiro russo A. Ladygin de uma lâmpada incandescente comum.}

A potência térmica da corrente é utilizada em vários aparelhos elétricos e instalações industriais, nomeadamente, em instrumentos de medição térmica, fogões elétricos do tipo aquecimento, equipamentos de soldadura e inventário elétricos, eletrodomésticos no efeito de aquecimento elétrico são muito comuns - caldeiras, ferros de solda, chaleiras, ferros.

Encontra-se um efeito térmico na indústria alimentícia. Com uma alta participação de uso, é utilizada a possibilidade de aquecimento por eletrocontato, o que garante a potência térmica. É causado pelo fato de que a corrente e sua potência térmica, influenciando o produto alimentício, que possui um certo grau de resistência, causa um aquecimento uniforme nele. Podemos dar um exemplo de como as salsichas são produzidas: através de um dispensador especial, a carne picada entra em moldes de metal, cujas paredes servem simultaneamente como eletrodos. Aqui, a uniformidade constante do aquecimento é garantida em toda a área e volume do produto, a temperatura definida é mantida, o valor biológico ideal do produto alimentício é mantido, juntamente com esses fatores, a duração do trabalho tecnológico e o consumo de energia permanecem os menor.

Calor específicoa potência da corrente elétrica (ω), ou seja, a quantidade de calor liberada por unidade de volume por uma determinada unidade de tempo, é calculada da seguinte forma. Um volume cilíndrico elementar de um condutor (dV), com uma seção transversal do condutor dS, um comprimento dl paralelo à direção da corrente e uma resistência formam as equações R=p(dl/dS), dV=dSdl.

De acordo com as definições da lei de Joule-Lenz, para o tempo alocado (dt) no volume tomado por nós, um nível de calor igual a dQ=I²Rdt=p(dl/dS)(jdS)²dt=pj²dVdt. Neste caso, ω=(dQ)/(dVdt)=pj² e, aplicando aqui a lei de Ohm para estabelecer a densidade de corrente j=γE e a razão p=1/γ, temos obtenha imediatamente a expressão ω=jE=γE^2. Dá o conceito da lei de Joule-Lenz na forma diferencial.