Bergerak dalam mana-mana konduktor, arus elektrik memindahkan sedikit tenaga kepadanya, yang menyebabkan konduktor menjadi panas. Pemindahan tenaga dilakukan pada tahap molekul: akibat daripada interaksi elektron semasa dengan ion atau atom konduktor, sebahagian daripada tenaga kekal dengan yang terakhir.
Kesan haba arus membawa kepada pergerakan zarah konduktor yang lebih pantas. Kemudian tenaga dalamannya bertambah dan berubah menjadi haba.
Formula pengiraan dan elemennya
Kesan haba arus boleh disahkan melalui pelbagai eksperimen, di mana kerja arus masuk ke tenaga pengalir dalaman. Pada masa yang sama, yang terakhir meningkat. Kemudian konduktor memberikannya kepada jasad sekeliling, iaitu pemindahan haba dijalankan dengan pemanasan konduktor.
Formula untuk pengiraan dalam kes ini adalah seperti berikut: A=UIt.
Jumlah haba boleh dilambangkan dengan Q. Kemudian Q=A atau Q=UIt. Mengetahui bahawa U=IR,ternyata Q=I2Rt, yang dirumuskan dalam hukum Joule-Lenz.
Hukum tindakan terma arus - hukum Joule-Lenz
Konduktor tempat pengaliran arus elektrik telah dikaji oleh ramai saintis. Bagaimanapun, keputusan paling ketara dicapai oleh James Joule dari England dan Emil Khristianovich Lenz dari Rusia. Kedua-dua saintis bekerja secara berasingan dan kesimpulan berdasarkan keputusan eksperimen dibuat secara berasingan antara satu sama lain.
Mereka memperoleh undang-undang yang membolehkan anda menganggarkan haba yang diterima akibat tindakan arus pada konduktor. Mereka memanggilnya undang-undang Joule-Lenz.
Mari kita pertimbangkan secara praktikal kesan haba arus. Ambil contoh berikut:
- Mentol lampu biasa.
- Pemanas.
- Fius dalam apartmen.
- Arka elektrik.
Mentol pijar
Kesan haba arus dan penemuan undang-undang menyumbang kepada pembangunan kejuruteraan elektrik dan meningkatkan peluang untuk penggunaan elektrik. Cara hasil penyelidikan digunakan boleh dilihat dalam contoh mentol lampu pijar biasa.
Ia direka sedemikian rupa sehingga benang yang diperbuat daripada dawai tungsten ditarik ke dalam. Logam ini tahan api dengan kerintangan yang tinggi. Apabila melalui mentol lampu, kesan haba arus elektrik dijalankan.
Tenaga konduktor berubah menjadi haba, lingkaran menjadi panas dan mula bercahaya. Kelemahan mentol terletak pada kehilangan tenaga yang besar, kerana hanya disebabkan olehsebahagian kecil daripada tenaga, ia mula bersinar. Bahagian utama hanya panas.
Untuk memahami perkara ini dengan lebih baik, faktor kecekapan diperkenalkan, yang menunjukkan kecekapan operasi dan penukaran kepada elektrik. Kecekapan dan kesan haba arus digunakan di kawasan yang berbeza, kerana terdapat banyak peranti yang dibuat berdasarkan prinsip ini. Pada tahap yang lebih besar, ini ialah peranti pemanasan, dapur elektrik, dandang dan peranti lain yang serupa.
Peranti peralatan pemanas
Biasanya, dalam reka bentuk semua peranti untuk pemanasan terdapat lingkaran logam, fungsinya adalah pemanasan. Jika air dipanaskan, maka gegelung dipasang secara berasingan, dan dalam peranti sedemikian keseimbangan dikekalkan antara tenaga daripada rangkaian dan pertukaran haba.
Para saintis sentiasa dicabar untuk mengurangkan kehilangan tenaga dan mencari cara terbaik serta skim paling cekap untuk pelaksanaannya bagi mengurangkan kesan haba arus. Sebagai contoh, kaedah meningkatkan voltan semasa penghantaran kuasa digunakan, dengan itu mengurangkan kekuatan semasa. Tetapi kaedah ini, pada masa yang sama, mengurangkan keselamatan pengendalian talian kuasa.
Satu lagi bidang penyelidikan ialah pemilihan wayar. Lagipun, kehilangan haba dan penunjuk lain bergantung pada sifatnya. Di samping itu, semasa operasi peranti pemanasan, sejumlah besar tenaga dilepaskan. Oleh itu, lingkaran dibuat daripada bahan yang direka khas untuk tujuan ini, mampu menahan beban yang tinggi, bahan.
Fius apartmen
Fius khas digunakan untuk meningkatkan perlindungan dan keselamatan litar elektrik. Bahagian utama ialah dawai yang diperbuat daripada logam lebur rendah. Ia berjalan dalam gabus porselin, mempunyai benang skru dan sesentuh di tengah. Gabus dimasukkan ke dalam kartrij yang terletak di dalam kotak porselin.
Dawai plumbum ialah sebahagian daripada rantai biasa. Sekiranya kesan haba arus elektrik meningkat dengan mendadak, keratan rentas konduktor tidak akan bertahan, dan ia akan mula cair. Akibatnya, rangkaian akan dibuka dan beban berlebihan semasa tidak akan berlaku.
Arka elektrik
Arka elektrik ialah penukar tenaga elektrik yang agak cekap. Ia digunakan semasa mengimpal struktur logam, dan juga berfungsi sebagai sumber cahaya yang berkuasa.
Peranti adalah berdasarkan perkara berikut. Ambil dua batang karbon, sambungkan wayar dan pasangkannya dalam pemegang penebat. Selepas itu, rod disambungkan ke sumber arus, yang memberikan voltan kecil, tetapi direka untuk arus yang besar. Sambungkan reostat. Dilarang menghidupkan arang di rangkaian bandar, kerana ini boleh menyebabkan kebakaran. Jika anda menyentuh satu arang dengan arang yang lain, anda dapat melihat betapa panasnya arang tersebut. Adalah lebih baik untuk tidak melihat api ini, kerana ia berbahaya kepada mata. Arka elektrik digunakan dalam relau peleburan logam, serta dalam peranti pencahayaan berkuasa seperti lampu sorot, projektor filem, dsb.
