Movendo-se em qualquer condutor, uma corrente elétrica transfere alguma energia para ele, o que faz com que o condutor aqueça. A transferência de energia é realizada no nível das moléculas: como resultado da interação dos elétrons atuais com íons ou átomos do condutor, parte da energia permanece com o último.
O efeito térmico da corrente leva a um movimento mais rápido das partículas do condutor. Então sua energia interna aumenta e se transforma em calor.
Fórmula de cálculo e seus elementos
O efeito térmico da corrente pode ser confirmado por vários experimentos, onde o trabalho da corrente passa para a energia interna do condutor. Ao mesmo tempo, este último aumenta. Em seguida, o condutor o entrega aos corpos circundantes, ou seja, a transferência de calor é realizada com aquecimento do condutor.
A fórmula para cálculo neste caso é a seguinte: A=UIt.
A quantidade de calor pode ser denotada por Q. Então Q=A ou Q=UIt. Sabendo que U=IR,verifica-se Q=I2Rt, que foi formulado na lei de Joule-Lenz.
A lei da ação térmica da corrente - a lei de Joule-Lenz
O condutor por onde a corrente elétrica flui tem sido estudado por muitos cientistas. No entanto, os resultados mais notáveis foram alcançados por James Joule da Inglaterra e Emil Khristianovich Lenz da Rússia. Ambos os cientistas trabalharam separadamente e as conclusões baseadas nos resultados dos experimentos foram feitas independentemente uma da outra.
Eles derivaram uma lei que permite estimar o calor recebido como resultado da ação da corrente em um condutor. Eles a chamavam de lei Joule-Lenz.
Vamos considerar na prática o efeito térmico da corrente. Veja os seguintes exemplos:
- Uma lâmpada comum.
- Aquecedores.
- Fusível no apartamento.
- Arco elétrico.
Lâmpada incandescente
O efeito térmico da corrente e a descoberta da lei contribuíram para o desenvolvimento da engenharia elétrica e aumentaram as oportunidades de uso da eletricidade. Como os resultados da pesquisa são aplicados pode ser visto no exemplo de uma lâmpada incandescente comum.
Ele é projetado de tal forma que um fio feito de fio de tungstênio é puxado para dentro. Este metal é refratário com alta resistividade. Ao passar por uma lâmpada, o efeito térmico de uma corrente elétrica é realizado.
A energia do condutor se transforma em calor, a espiral se aquece e começa a brilhar. A desvantagem da lâmpada está nas grandes perdas de energia, pois somente devido àuma pequena parte da energia, ela começa a brilhar. A parte principal apenas esquenta.
Para melhor compreensão, é introduzido um fator de eficiência, que demonstra a eficiência da operação e conversão em energia elétrica. A eficiência e o efeito térmico da corrente são usados em diferentes áreas, pois existem muitos dispositivos feitos com base nesse princípio. Em maior medida, são dispositivos de aquecimento, fogões elétricos, caldeiras e outros dispositivos semelhantes.
O dispositivo de aparelhos de aquecimento
Normalmente, no design de todos os dispositivos de aquecimento, há uma espiral de metal, cuja função é o aquecimento. Se a água for aquecida, a bobina é instalada isoladamente e, nesses dispositivos, é mantido um equilíbrio entre a energia da rede e a troca de calor.
Os cientistas são constantemente desafiados a reduzir as perdas de energia e encontrar as melhores formas e esquemas mais eficientes para sua implementação, a fim de reduzir o efeito térmico da corrente. Por exemplo, é usado um método para aumentar a tensão durante a transmissão de energia, reduzindo assim a intensidade da corrente. Mas este método, ao mesmo tempo, reduz a segurança da operação das linhas de energia.
Outra área de pesquisa é a seleção de fios. Afinal, a perda de calor e outros indicadores dependem de suas propriedades. Além disso, durante a operação de dispositivos de aquecimento, uma grande quantidade de energia é liberada. Portanto, as espirais são fabricadas com materiais especialmente projetados para este fim, capazes de suportar altas cargas, materiais.
Fusíveis do apartamento
Fusíveis especiais são usados para melhorar a proteção e segurança dos circuitos elétricos. A parte principal é um fio feito de metal de baixo ponto de fusão. É executado em uma rolha de porcelana, possui uma rosca e um contato no centro. A rolha é inserida no cartucho localizado na caixa de porcelana.
O fio condutor faz parte de uma corrente comum. Se o efeito térmico da corrente elétrica aumentar acentuadamente, a seção transversal do condutor não suportará e começará a derreter. Como resultado disso, a rede será aberta e as sobrecargas de corrente não ocorrerão.
Arco elétrico
O arco elétrico é um conversor de energia elétrica bastante eficiente. É usado na soldagem de estruturas metálicas e também serve como uma poderosa fonte de luz.
O dispositivo é baseado no seguinte. Pegue duas hastes de carbono, conecte os fios e prenda-os em suportes isolantes. Depois disso, as hastes são conectadas a uma fonte de corrente, que fornece uma pequena tensão, mas é projetada para uma grande corrente. Conecte o reostato. É proibido acender carvões na rede da cidade, pois isso pode causar um incêndio. Se você tocar um carvão no outro, poderá ver como eles estão quentes. É melhor não olhar para esta chama, porque é prejudicial aos olhos. O arco elétrico é usado em fornos de fundição de metais, bem como em dispositivos de iluminação poderosos como holofotes, projetores de filmes, etc.
