Mistahes juhis liikudes kannab elektrivool sinna üle osa energiast, mis põhjustab juhtme kuumenemise. Energiaülekanne toimub molekulide tasemel: vooluelektronide interaktsiooni tulemusena juhi ioonide või aatomitega jääb osa energiast viimastele.
Voolu termiline efekt viib juhi osakeste kiirema liikumiseni. Siis selle siseenergia suureneb ja muutub soojuseks.
Arvutusvalem ja selle elemendid
Voolu soojusefekti saab kinnitada erinevate katsetega, kus voolu töö läheb üle sisejuhi energiaks. Samal ajal suureneb viimane. Seejärel annab juht selle ümbritsevatele kehadele, st soojusülekanne toimub juhi kuumutamisega.
Arvutamise valem on sel juhul järgmine: A=UIt.
Soojushulka saab tähistada Q-ga. Siis Q=A või Q=UIt. Teades, et U=IR,selgub Q=I2Rt, mis oli sõnastatud Joule-Lenzi seaduses.
Voolu termilise toime seadus – Joule-Lenzi seadus
Juhti, kus elektrivool voolab, on uurinud paljud teadlased. Märkimisväärsemad tulemused saavutasid aga James Joule Inglisma alt ja Emil Khristianovitš Lenz Venema alt. Mõlemad teadlased töötasid eraldi ja katsete tulemuste põhjal tehtud järeldused tehti üksteisest sõltumatult.
Nad tuletasid seaduse, mis võimaldab teil hinnata juhile voolu mõjul saadavat soojust. Nad nimetasid seda Joule-Lenzi seaduseks.
Vaatleme praktikas voolu soojuslikku mõju. Võtke järgmised näited:
- Tavaline lambipirn.
- Soojendid.
- Kaitsme korteris.
- Elektrikaar.
Hõõglamp
Voolu soojusefekt ja seaduse avastamine aitasid kaasa elektrotehnika arengule ja suurendasid elektri kasutamise võimalusi. Kuidas uurimistulemusi rakendatakse, saab näha tavalise hõõglambi näitel.
See on konstrueeritud nii, et sisse tõmmatakse volframtraadist niit. See metall on suure takistusega tulekindel. Lambipirni läbimisel tekib elektrivoolu termiline efekt.
Juhi energia muundub soojuseks, spiraal kuumeneb ja hakkab hõõguma. Lambipirni puuduseks on suured energiakadud, kuna ainult tänuväike osa energiast, hakkab see helendama. Põhiosa lihts alt kuumeneb.
Selle paremaks mõistmiseks võetakse kasutusele efektiivsustegur, mis näitab töö ja elektrienergiaks muundamise efektiivsust. Voolu efektiivsust ja soojuslikku efekti kasutatakse erinevates valdkondades, kuna sellel põhimõttel on palju seadmeid. Suuremal määral on need kütteseadmed, elektripliidid, boilerid ja muud sarnased seadmed.
Kütteseadmete seade
Tavaliselt on kõigi kütteseadmete konstruktsioonis metallspiraal, mille funktsioon on küte. Kui vett soojendatakse, paigaldatakse spiraal isoleeritult ja sellistes seadmetes säilitatakse tasakaal võrgust saadava energia ja soojusvahetuse vahel.
Teadlastel on pidev väljakutse vähendada energiakadusid ning leida nende rakendamiseks parimad viisid ja tõhusaimad skeemid, et vähendada voolu soojuslikku mõju. Näiteks kasutatakse meetodit pinge suurendamiseks jõuülekande ajal, vähendades seeläbi voolu tugevust. Kuid see meetod vähendab samal ajal elektriliinide töö ohutust.
Teine uurimisvaldkond on juhtmete valik. Lõppude lõpuks sõltuvad soojuskadu ja muud näitajad nende omadustest. Lisaks vabaneb kütteseadmete töötamise ajal suur hulk energiat. Seetõttu on spiraalid valmistatud spetsiaalselt selleks otstarbeks loodud materjalidest, mis taluvad suuri koormusi, materjale.
Korteri kaitsmed
Elektriahelate kaitse ja ohutuse parandamiseks kasutatakse spetsiaalseid kaitsmeid. Põhiosa on madala sulamistemperatuuriga metallist valmistatud traat. See töötab portselankorgis, selle keskel on kruvikeere ja kontakt. Kork sisestatakse portselankarbis asuvasse kassetti.
Piitraat on osa ühisest ahelast. Kui elektrivoolu termiline mõju järsult suureneb, ei pea juhi ristlõige vastu ja see hakkab sulama. Selle tulemusena võrk avaneb ja praegusi ülekoormusi ei juhtu.
Elektrikaar
Elektrikaar on üsna tõhus elektrienergia muundur. Seda kasutatakse metallkonstruktsioonide keevitamisel ja see toimib ka võimsa valgusallikana.
Seade põhineb järgmisel. Võtke kaks süsinikvarrast, ühendage juhtmed ja kinnitage need isoleerivatesse hoidikutesse. Pärast seda ühendatakse vardad vooluallikaga, mis annab väikese pinge, kuid on mõeldud suure voolu jaoks. Ühendage reostaat. Linnavõrgus on kivisöe sisselülitamine keelatud, kuna see võib põhjustada tulekahju. Kui puudutate üht kivisütt teise külge, näete, kui kuumad need on. Parem on seda leeki mitte vaadata, sest see on silmadele kahjulik. Elektrikaare kasutatakse metallisulatusahjudes, aga ka sellistes võimsates valgustusseadmetes nagu prožektorid, filmiprojektorid jne.
