Цеплавое дзеянне току: закон Джоўля-Ленца, прыклады

Рухаючыся ў любым правадыру, электрычны ток перадае яму нейкую энергію, з-за чаго правадыр награваецца. Энергетычная перадача ажыццяўляецца на ўзроўні малекул: у выніку ўзаемадзеяння электронаў току з іёнамі або атамамі правадыра частка энергіі застаецца ў апошняга.

Цеплавое дзеянне току прыводзіць да больш хуткага руху часціц правадыра. Тады яго ўнутраная энергія ўзрастае і трансфармуецца ў цеплавую.

Формула разліку і яе элементы

Цеплавое дзеянне току можа быць пацверджана рознымі досведамі, дзе праца току пераходзіць ва ўнутраную правадніковую энергію. Пры гэтым апошняя ўзрастае. Затым правадыр аддае яе навакольным целаў, гэта значыць ажыццяўляецца цеплаперадача з награваннем правадыра.

Формула для разліку ў гэтым выпадку наступная: A = U * I * t.

Колькасць цеплыні можна пазначыць праз Q. Тады Q = A альбо Q = U * I * t. Ведаючы, што U = IR, атрымліваецца Q = I * R * t, што і было сфармулявана ў законе Джоўля-Ленца.

Закон цеплавога дзеяння току - закон Джоўля-Ленца

Правадыр, дзе працякае электрычны ток, вывучалі многія навукоўцы. Аднак, самых прыкметных вынікаў удалося дамагчыся Джэймсу джоўль з Англіі і Эмілію Христиановичу Ленцу з Расіі. Абодва навукоўцаў працавалі асобна і высновы па выніках эксперыментаў рабілі незалежна адзін ад іншага.

Яны вывелі закон, які дазваляе ацаніць цяпло, якое атрымліваецца ў выніку дзеяння тока на правадыр. Яго назвалі законам Джоўля-Ленца.

Разгледзім на практыцы цеплавое дзеянне току. Прыклады возьмем наступныя:

1. Звычайную лямпачку.
2. Награвальныя прыборы.
3. Засцерагальнік ў кватэры.
4. Электрычную дугу.

лямпачка напальвання

Цеплавое дзеянне току і адкрыццё закона спрыялі развіццю электратэхнікі і павелічэнню магчымасцяў для выкарыстання электрычнасці. Тое, як прымяняюцца вынікі даследаванняў, можна разгледзець на прыкладзе звычайнай лямпачкі напальвання.

Яна ўладкованая такім чынам, што ўсярэдзіне працягваецца нітка, вырабленая з вальфрамавай дроту. Гэты метал з'яўляецца тугаплаўкім з высокім удзельным супрацівам. Пры праходзе праз лямпачку ажыццяўляецца цеплавое дзеянне электрычнага току.

Энергія правадыра трансфармуецца ў цеплавую, спіраль награваецца і пачынае свяціцца. Недахоп лямпачкі заключаецца ў вялікіх энергетычных стратах, так як толькі за кошт нязначнай часткі энергіі яна пачынае свяціцца. Асноўная ж частка проста награваецца.

Каб лепш гэта зразумець, ўводзіцца каэфіцыент карыснага дзеяння, які дэманструе эфектыўнасць працы і пераўтварэнні ў электраэнергію. ККД і цеплавое дзеянне току выкарыстоўваюцца ў розных галінах, так як маецца мноства прылад, вырабленых на падставе гэтага прынцыпу. У большай ступені гэта награвальныя прыборы, электрычныя пліты, кіпяцільнікі і іншыя падобныя апараты.

Прылада абагравальных прыбораў

Звычайна ў канструкцыі ўсіх прыбораў для награвання ёсць металічная спіраль, у функцыю якой і ўваходзіць нагрэў. Калі награваецца вада, то спіраль усталёўваецца ізалявана, і ў такіх прыборах прадугледжваецца захаванне балансу паміж энергіяй з сеткі і цеплавым абменам.

Перад навукоўцамі пастаянна ставіцца задача па зніжэнні энергетычных страт і пошуку лепшых шляхоў і найбольш эфектыўных схем іх укаранення, каб паменшыць цеплавое дзеянне току. Выкарыстоўваецца, напрыклад, спосаб павышэння напружання падчас перадачы энергіі, дзякуючы чаму скарачаецца сіла току. Але такі спосаб, у той жа час, паніжае бяспеку функцыянавання ліній электраперадач.

Іншым даследчым кірункам з'яўляецца выбар правадоў. Бо менавіта ад іх уласцівасцяў залежаць страты цяпла і іншыя паказчыкі. Акрамя таго, пры працы награвальных прыбораў адбываецца вялікае вылучэнне энергіі. Таму спіралі вырабляюцца з адмыслова прызначаных для гэтых мэтаў, здольных вытрымаць высокія нагрузкі, матэрыялаў.

кватэрныя засцерагальнікі

Каб палепшыць абарону і засцерагчы электрычныя ланцугі, выкарыстоўваюцца асаблівыя засцерагальнікі. У ролі галоўнай частцы выступае дрот з лёгкаплаўкага металу. Яна праходзіць у корку з фарфору, мае шрубавую нарэзку і кантакт у цэнтры. Корак ўстаўляюць у патрон, размешчаны ў фарфоравай скрынцы.

Свінцовая дрот з'яўляецца часткай агульнай ланцугу. Калі цеплавое дзеянне электрычнага току рэзка ўзрасце, перасек правадыра не вытрымае, і ён пачне плавіцца. У выніку гэтага сетка разомкнется, і не здарыцца токавых перагрузак.

электрычная дуга

Электрычная дуга з'яўляецца даволі эфектыўным пераўтваральнікам электрычнай энергіі. Яна выкарыстоўваецца пры зварцы металічных канструкцый, а таксама служыць магутным светлавым крыніцай.

У аснову прылады ўваходзіць наступнае. Бяруць два вугальных стрыжня, падлучаюць правады і прымацоўваюць іх у ізалявальных трымальніках. Пасля гэтага стрыжні падключаюць да крыніцы току, які дае малое напружанне, але разлічаны на вялікую сілу току. Падключаюць рэастат. Вуглі ў гарадскую сетку ўключаць забараняецца, бо гэта можа стаць прычынай пажару. Калі закрануць адным вуглём пра іншую, то можна заўважыць, як моцна яны Раскалаў. Лепш не глядзець на гэтае полымя, таму што яно шкодна для зроку. Электрычную дугу выкарыстоўваюць у печах для плаўкі металу, а таксама ў такіх магутных асвятляльных прыборах, як пражэктары, кінапраектара і іншае.