Θερμική ισχύς ηλεκτρικού ρεύματος και πρακτική εφαρμογή του

2024 Συγγραφέας: Angel Austin | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 05:22

Ο λόγος για τη θέρμανση του αγωγού έγκειται στο γεγονός ότι η ενέργεια των ηλεκτρονίων που κινούνται σε αυτόν (με άλλα λόγια, η ενέργεια του ρεύματος) κατά τη διαδοχική σύγκρουση σωματιδίων με ιόντα του μοριακού πλέγματος ενός μετάλλου το στοιχείο μετατρέπεται σε θερμό τύπο ενέργειας, ή Q, έτσι η έννοια της "θερμικής ισχύος" σχηματίζεται "".

Το έργο του ρεύματος μετράται χρησιμοποιώντας το διεθνές σύστημα μονάδων SI, εφαρμόζοντας τζάουλ (J) σε αυτό, η ισχύς του ρεύματος ορίζεται ως "βατ" (W). Αποκλίνοντας από το σύστημα στην πράξη, μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν μονάδες εκτός συστήματος που μετρούν το έργο του ρεύματος. Μεταξύ αυτών είναι η βατώρα (W × h), η κιλοβατώρα (συντομογραφία kW × h). Για παράδειγμα, 1 Wh σημαίνει το έργο ενός ρεύματος με συγκεκριμένη ισχύ 1 watt και χρονική διάρκεια μία ώρα.

Εάν τα ηλεκτρόνια κινούνται κατά μήκος ενός σταθερού αγωγού από μέταλλο, στην περίπτωση αυτή, όλο το χρήσιμο έργο του παραγόμενου ρεύματος κατανέμεται για τη θέρμανση της μεταλλικής δομής και, με βάση τις διατάξεις του νόμου διατήρησης της ενέργειας, αυτό μπορεί να περιγραφεί με τον τύπο Q=A=IUt=I 2^Rt=(U2^{/R)t. Τέτοιοι λόγοι εκφράζουν με ακρίβεια τον γνωστό νόμο Joule-Lenz. Ιστορικά, καθορίστηκε για πρώτη φορά εμπειρικά από έναν επιστήμοναΟ D. Joule στα μέσα του 19ου αιώνα, και ταυτόχρονα ανεξάρτητα από αυτόν από έναν άλλο επιστήμονα - τον E. Lenz. Η θερμική ισχύς έχει βρει πρακτική εφαρμογή στον τεχνικό σχεδιασμό από την εφεύρεση το 1873 από τον Ρώσο μηχανικό A. Ladygin ενός συνηθισμένου λαμπτήρα πυρακτώσεως.}

Η θερμική ισχύς του ρεύματος χρησιμοποιείται σε έναν αριθμό ηλεκτρικών συσκευών και βιομηχανικών εγκαταστάσεων, συγκεκριμένα, σε θερμικά όργανα μέτρησης, ηλεκτρικές σόμπες τύπου θέρμανσης, ηλεκτροσυγκόλληση και εξοπλισμό απογραφής, οικιακές συσκευές για την επίδραση ηλεκτρικής θέρμανσης πολύ συνηθισμένα - λέβητες, κολλητήρια, βραστήρες, σίδερα.

Βρίσκει μια θερμική επίδραση στη βιομηχανία τροφίμων. Με υψηλό μερίδιο χρήσης, χρησιμοποιείται η δυνατότητα θέρμανσης με ηλεκτροεπαφή, η οποία εγγυάται θερμική ισχύ. Προκαλείται από το γεγονός ότι το ρεύμα και η θερμική του ισχύς, επηρεάζοντας το προϊόν διατροφής, το οποίο έχει ορισμένο βαθμό αντίστασης, προκαλεί ομοιόμορφη θέρμανση σε αυτό. Μπορούμε να δώσουμε ένα παράδειγμα για το πώς παράγονται τα λουκάνικα: μέσω ενός ειδικού διανομέα, ο κιμάς εισέρχεται σε μεταλλικά καλούπια, τα τοιχώματα των οποίων λειτουργούν ταυτόχρονα ως ηλεκτρόδια. Εδώ, διασφαλίζεται σταθερή ομοιομορφία θέρμανσης σε ολόκληρη την περιοχή και τον όγκο του προϊόντος, διατηρείται η καθορισμένη θερμοκρασία, διατηρείται η βέλτιστη βιολογική αξία του τροφίμου, μαζί με αυτούς τους παράγοντες, η διάρκεια της τεχνολογικής εργασίας και η κατανάλωση ενέργειας παραμένουν μικρότερο.

Ειδική θερμότηταη ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος (ω), δηλαδή η ποσότητα θερμότητας που εκλύεται ανά μονάδα όγκου για μια συγκεκριμένη μονάδα χρόνου, υπολογίζεται ως εξής. Ένας στοιχειώδης κυλινδρικός όγκος ενός αγωγού (dV), με διατομή του αγωγού dS, μήκος dl παράλληλο προς την κατεύθυνση ρεύματος και αντίσταση σχηματίζουν τις εξισώσεις R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Σύμφωνα με τους ορισμούς του νόμου Joule-Lenz, για τον παραχωρημένο χρόνο (dt) στον όγκο που λάβαμε, ένα επίπεδο θερμότητας ίσο με dQ=I²Rdt=p(dl/dS)(jdS)²dt=pj²dVdt. Σε αυτή την περίπτωση, ω=(dQ)/(dVdt)=pj² και, εφαρμόζοντας εδώ τον νόμο του Ohm για να καθορίσουμε την πυκνότητα ρεύματος j=γE και τον λόγο p=1/γ, λάβετε αμέσως την έκφραση ω=jE=γE^2. Δίνει την έννοια του νόμου Joule-Lenz σε διαφορική μορφή.